1.4 嵌入式Linux基礎

隨著摩托羅拉手機A760、IBM智能型手表WatchPad、夏普PDA Zaurus等一款款高性能“智能數碼產品”的出現，以及Motorola、三星、MontaVista、飛利浦、Nokia、IBM、SUN等眾多國際頂級巨頭的加入，嵌入式Linux的隊伍越來越龐大，在通信、信息、數字家庭、工業控制等領域，隨處都能見到嵌入式Linux的身影。

究竟是什么原因讓嵌入式Linux發展如此迅速呢？又究竟是什么原因讓它能與強勁的VxWorks、Window CE相抗衡呢？這一切還是要歸根于它的“父親”——Linux的功勞。可以說，嵌入式Linux正是繼承和發展了Linux的誘人之處才走到今天的，而Linux也正是有了嵌入式Linux的廣泛應用才使其更加引人矚目。下面就從Linux開始，一層層揭開嵌入式Linux的面紗。

1.4.1 Linux發展概述

簡單來說，Linux是指一套免費使用和自由傳播的類UNIX操作系統。人們通常所說的Linux是指Linus Torvalds所寫的Linux操作系統內核。

當時的Linus還是芬蘭赫爾辛基大學的一名學生，他主修的課程中有一門課是操作系統，而且這門課是專門研究程序的設計和執行。最后這門課程提供了一種稱為Minix的初期UNIX系統。Minix是一款僅為教學而設計的操作系統，而且功能有限。因此，和Minix的眾多使用者一樣，Linus也希望能給它添加一些功能。

在之后的幾個月里，Linus根據實際需要，編寫了磁盤驅動程序以便下載訪問新聞組的文件，又寫了個文件系統以便能夠閱讀Minix文件系統中的文件。這樣，“當你有了任務切換，有了文件系統和設備驅動程序后，這就是UNIX，或者至少是其內核”。于是，0.0.1版本的Linux就誕生了。

Linus從一開始就決定自由傳播Linux，他把源代碼發布到網上，于是眾多的愛好者和程序員通過互聯網加入到Linux的內核開發工作中。這個思想與FSF（Free Software Foundation）資助發起的GNU（GNU’s Not UNIX）的自由軟件精神不謀而合。

GNU是為了推廣自由軟件的精神以實現一個自由的操作系統，然后從應用程序開始，實現其內核。而當時Linux的優良性能備受GNU的賞識，于是GNU決定采用Linus及其開發者的內核。在他們的共同努力下，Linux這個完整的操作系統誕生了。其中的程序開發共同遵守General Public License（GPL）協議，這是最開放也是最嚴格的許可協議方式，這個協議規定了源代碼必須可以無償地獲取并且修改。因此，從嚴格意義上說，Linux應該稱為GNU/Linux，其中許多重要的工具如gcc、gdb、make、Emacs等都是GNU貢獻。

這個“嬰兒版”的操作系統以平均兩星期更新一次的速度迅速成長，如今的Linux已經有超過250種發行版本，并且可以支持所有體系結構的處理器，如X86、PowerPC、ARM、XSCALE等，也可以支持帶MMU或不帶MMU的處理器。到目前為止，它的內核版本也已經從最開始的0.0.1發展到現在的2.6.xx。

1.4.2 Linux作為嵌入式操作系統的優勢

從Linux系統的發展過程可以看出，Linux從最開始就是一個開放的系統，并且始終遵循著源代碼開放的原則，它是一個成熟而穩定的網絡操作系統。作為嵌入式操作系統，Linux有如下優勢。

1.低成本開發系統

Linux的源代碼開放性允許任何人獲取并修改Linux的源代碼。這樣，一方面大大降低了開發的成本，另一方面又可以提高開發產品的效率，并且還可以在Linux社區中獲得支持。用戶只需向郵件列表發一封郵件，即可獲得作者的支持。

2.可應用于多種硬件平臺

Linux可支持X86、PowerPC、ARM、XSCALE、MIPS、SH、68K、Alpha、SPARC等多種體系結構，并且已經被移植到多種硬件平臺。這對于經費、時間受限制的研究與開發項目是很有吸引力的。Linux采用一個統一的框架對硬件進行管理，同時從一個硬件平臺到另一個硬件平臺的改動與上層應用無關。

3.可定制的內核

Linux具有獨特的內核模塊機制，它可以根據用戶的需要，實時地將某些模塊插入到內核中或者從內核中移走，并能根據嵌入式設備的個性需要量體裁衣。經裁減的Linux內核最小可達到150KB以下，尤其適合嵌入式領域中資源受限的情況。當前的2.6內核加入了許多嵌入式友好特性，例如，當設備不需要使用圖形界面時，可以屏蔽內核的相應選項。

4.性能優異

Linux系統內核精簡、高效和穩定，能夠充分發揮硬件的功能，因此比其他操作系統的運行效率更高。在個人計算機上使用Linux，可以將它作為工作站。它也非常適合在嵌入式領域中應用，對比其他操作系統，它占用的資源更少，運行更穩定，速度更快。

5.良好的網絡支持

Linux是首先實現TCP/IP協議棧的操作系統，它的內核結構在網絡方面是非常完整的，并提供了對包括十兆位、百兆位及千兆位的以太網，還有無線網絡、Token Ring（令牌環）和光纖甚至衛星的支持，這對現在依賴于網絡的嵌入式設備來說無疑是很好的選擇。

1.4.3 Linux發行版本

由于Linux屬于GNU系統，而這個系統采用的是GPL協議，并保證了源代碼的公開，于是眾多組織或公司在Linux內核源代碼的基礎上進行了一些必要的修改加工，然后開發一些配套的軟件，并把它整合成一個自己的發布版Linux。除去非商業組織Debian開發的Debian GNU/Linux外，美國的Red Hat公司發行了Red Hat Linux，法國的Mandrake公司發行了Mandrake Linux，德國的SUSE公司發行了SUSE Linux，國內眾多公司也發行了中文版的Linux，如著名的紅旗Linux。Linux目前已經有超過250個發行版本。下面僅對Red Hat、Debian、Mandrake等有代表性的Linux發行版本進行介紹。

1.Red Hat

目前，國內乃至全世界的Linux用戶最熟悉的發行版想必就是Red Hat了。Red Hat最早是由Bob Young和Marc Ewing在1995年創建的。目前Red Hat分為兩個系列：由Red Hat公司提供收費技術支持和更新的Red Hat Enterprise Linux（RHEL，Red Hat的企業版），以及由社區開發的免費的桌面版Fedora Core。

Red Hat企業版有3個版本——AS、ES和WS，AS是其中功能最為強大和完善的版本。而正統的桌面版Red Hat版本更新早已停止，最后一版是Red Hat 9.0。本書就以穩定性高的RHEL AS作為安裝實例進行講解。

官方主頁：http://www.redhat.com/。

2.Debian

之所以把Debian單獨列出，是因為Debian GNU/Linux是一個非常特殊的版本。1993年，伊恩·默多克（Ian Murdock）發起Debian計劃，它的開發模式和Linux及其他開放性源代碼操作系統的精神一樣，都是由超過800位志愿者通過互聯網合作開發而成的。一直以來，Debian GNU/Linux被認為是最正宗的Linux發行版本，而且它是一個完全免費的、高質量的且與UNIX兼容的操作系統。

Debian系統分為3個版本，分別為穩定版（Stable）、測試版（Testing）和不穩定版（Unstable）。并且每次發布的版本都是穩定版，而測試版在經過一段時間的測試證明沒有問題后會成為新的穩定版。Debian擁有超過8710種不同的軟件，而且每一種軟件都是自由的，有非常方便的升級安裝指令，基本囊括了用戶的需要。Debian也是最受歡迎的嵌入式Linux之一。

官方主頁：http://www.debian.org/。

3.國內的發行版本及其他

目前，國內的紅旗、新華等都發行了自己的Linux版本。

除了前面所提到的這些版本外，業界還存在著諸如Gentoo、LFS等適合專業人士使用的版本，在此不做介紹，有興趣的讀者可以自行查找相關資料。

1.4.4 如何學習Linux

實踐出真知，學習Linux也一樣，只有通過大量的動手實踐才能真正領會Linux的精髓，才能迅速掌握在Linux上的應用開發。因此，在本書中筆者安排了大量的實驗環節和課后實踐環節，希望讀者盡可能多參與。

另外，需要指出的是，互聯網也是一個很好的學習工具，一定要充分地加以利用。正如編程語言一樣，實踐的過程中總會出現多種多樣的問題，筆者在寫作過程中會盡可能地考慮可能出現的問題，但限于篇幅和實際情況，不可能考慮到所有可能出現的問題，所以希望讀者能充分利用互聯網這一共享的天空，在其中尋找答案。以下列出了國內的一些Linux論壇：

• http://www.linuxfans.org。
• http://www.linuxforum.net/。
• http://www.linuxeden.com/forum/。
• http://www.newsmth.net。