uclinux操作系统关键技术分析

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1、万方数据重堕蛰墼琶雪雪蚕蛰．墨i童!鲨!：!!!!!坚尘三!竺竺生!：：竺一一一一．．工业技术uClinuX操作系统关键技术分析赵红敏(中南林业科技大学计算机科学学院湖南长沙410004)摘要：嵌入式操作系统是嵌入式系统应用的核心。uClinux操作系统是性能优良、源码公开且被广泛应用的的免费嵌入式操作系统之一，可作为研究实时操作系统和非实时操作系统的典范。本文通过对uClinux关键技术的分析，提出了其开发过程中开发人员应注意的若干重要问题，对研发具有一定的指导意义。关键词：嵌入式操作系统uclinux中图分类号：TP

2、3文献标识码：A文章编号：1673一0534(2007)02(b)一0042—021引言随着Internet的普及与发展，嵌入式系统的开发也成为近年IT行业的技术热点。从上世纪八十年代开始，开始出现了各种各样的商业嵌入式操作系统，比如VxW0rks、WindowsCE、psos等，这些操作系统大部分是为专有系统开发的。另外也出了源代码开放的嵌入式系统Linux。Linux最初设计为桌面系统，现在广泛应用于服务器领域。它支持多种体系结构，支持大量外设，网络功能完善，开放源代码并有丰富的软件资源，内核稳定而高效，大小及功能均

3、可定制。正是由于Linux自身的一些优良特性，能在很大程度上满足嵌入式操作系统的特殊要求，催生了一些嵌入式Linux系统，其中就包括uClinux。uClinux是Linux2．0版本的一个分支，被设计用来微型控制应用领域。2嵌入式操作系统中的关键技术在一个完整的嵌入式系统中，嵌入式操作系统介于底层硬件和上层应用程序之间，如图1所示，它是整个系统中不可缺少的重要组成部分。嵌入式操作系统中的关键技术即要求嵌入式操作系统实时性、微内核、进程调度、内存管理、可配置与易移植。3uClinux操作系统关键技术分析3．1实时性有些嵌

4、入式系统对时间要求较高，称为实时系统。有两种类型的实时系统：硬实时系统和软实时系统。软实时系统并不要求限定某一内务必须在一定时间内完成，只要求各任务运行的越快越好；硬实时系统对系统响应时间有严格要求，一旦系统响应时间不能满足，就可能引起系统崩溃或者致命的错误。1．1Clinux本身并没有关注实时问题，它并不是为了Linux的实时性而提出的。另外有一种Linux：RT—Linux关注实时问题。RT-Linux执行管理器把普通Linux的内核当成一个任务运行，同时还管理了实时进程。而非实时进程则交给普通Linux内核处理。这

5、种方法已经应用于很多的操作系统用于增强操作系统的实时性，包括一些商用版UNIX系统，WindowsNT等等。这种方法优点之一是实现简单，且实时性能容易检验。优点之二是由于非实时进程运行于标准Linux系统，同其它Linux商用版本之间保持了很大的兼容性。优点之三是可以支持硬实时时钟的应用。uClinux可以使用RT-Linux的patch，从而增强uClinux的实时性，使得uClinux可以应用于工业控制、进程控制等一些实时要求较高的应用。3．2微内核大多数操作系统都至少被分为内核层和应用层两个层次。内核只提供基本功能

6、。这些功能以系统调用方式提供给用户。一些桌面操作系统将许多功能引入内核，致使操作系统内核变得越来越大，内核使得占有的资源增多，裁简起来很麻烦。uClinux操作系统内核，完成的功能和Linux内核相同，包括进程调度、内存管理、文件系统管理、网络接口和进程间通信。其中网络功能、文件系统、GUI系统等应用组件均工作在用户态，以系统进程或者函数调用的方式工作。因而系统都是可裁减的。uClinux可以通过定制使内核小型化，还可以加上GUI(图形用户界面)和定制应用程序，并将其放在ROM、RAM、FLASH或DiskOnChip中

7、启动。用户可以根据自己需要选用相应的组件。由于嵌入式uClinux操作系统的内核定制高度灵活性，开发者可暖1嵌入式幕绞蹙体绪构及嵌入炎攥怍系统的地位以很容易地对其进行按需配置，来满足实际应用需要。又由于uClinux是源代码公开，因此开发人员只有了解内核原理就可以自己开发部分软件。使用未压缩的系统内核，一般要占用400K字节到900k字节空间，如果是压缩后的系统内核，则占用空间一般在300k字节到500K字节之闻。3．3．进程调度UClinux支持多进42科技咨询导报ScienceandTechnologyConsult

8、ingHerald程，多进程运行的实现是靠CPU在多个进程之间切换、调度。每个进程都有其优先级，每个进程的优先级可能相同，也可能不相同。下面是uClinux具体的进程调度过程。uClinux的进程调度沿用了Linux的传统，系统每隔一定时间挂起进程，同时系统产生快速和周期性的时钟计时中断，并通过调度函数(定时器处理函