第4章嵌入式Linux操作系统(初稿)

第4章嵌入式Linux操作系统提纲1、嵌入式Linux简介2、内存管理3、进程管理4、文件系统1、嵌入式Linux简介uCLinuxRT-Linux红旗嵌入式LinuxuCLinuxuCLinux是Lineo公司的产品，是开放源码的嵌入式Linux的典范之作。编译后目标文件可控制在几百KB数量级，并已经被成功地移植到很多平台上。uCLinux是专门针对没有MMU的处理器而设计的，即uCLinux无法使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux采用实存储器管理策略，通过地址总线对物理内存进行直接访问。RT-LinuxRT-Linux是美国新墨西哥州大学计算机科学系VictorYodaiken和MicaeBrannanov开发的嵌入式Linux操作系统。RT-Linux开发者并没有针对实时操作系统的特性而重写Linux的内核，而是通过在Linux内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢先的实时内核，把标准的Linux内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度。红旗嵌入式Linux红旗嵌入式Linux是由北京中科红旗软件技术有限公司的产品。◦精简内核，适用于多种常见的嵌入式CPU◦提供完善的嵌入式GUI和嵌入式X-Windows◦提供嵌入式浏览器、邮件程序和多媒体播放程序◦提供完善的开发工具和平台2、内存管理内存管理和MMU标准Linux的内存管理uCLinux的内存管理内存管理和MMU存储管理包含了地址映射、内存空间的分配，有时候还包括地址访问的限制（即保护机制）；如果将I/O也放在内存地址空间中，则还要包括I/O地址的映射；另外，像代码段、数据段、堆栈段空间的分配等等都属于内存管理。MMU，即内存管理单元，其主要作用是两个方面：一是地址映射；二是对地址访问的保护和限制。标准Linux的内存管理标准Linux使用虚拟存储器技术，提供比计算机系统中实际使用的物理内存大得多的内存空间。◦运行比内存还要大的程序◦先加载部分程序运行，缩短了程序启动的时间◦可以使多个程序同时驻留在内存中提高CPU的利用率◦可以运行重定位程序◦写机器无关的代码◦减轻程序员分配和管理内存资源的负担◦可以进行内存共享◦提供内存保护uCLinux的内存管理uCLinux虽然不能使用处理器的虚拟内存管理技术，它仍然采用存储器的分页管理--实存储器管理（RealMemoryManagement）开发人员参与系统的内存管理◦编译内核时，开发人员必须告诉系统这块开发板到底拥有多少的内存◦开发应用程序时必须考虑内存的分配情况并关注应用程序需要运行空间的大小内存映射：LinuxVSuCLinux栈Linux虚拟内存……堆静态数据虚拟间隙0xd0000000（虚拟地址）页边距高位地址堆uCLinux栈静态数据代码段0x00ea6000（物理地址）高位地址0x00e80000（物理地址）低位地址3、进程管理进程和进程管理RT-Linux的进程管理标准Linux的进程管理uCLinux的进程管理进程和进程管理进程是一个运行程序并为其提供执行环境的实体，它包括一个地址空间和至少一个控制点，进程在这个地址空间上执行单一指令序列。进程调度主要是协调进程对计算机系统内资源（如内存、I/O设备、CPU）的争夺使用◦抢占式调度◦非抢占式调度RT-Linux的进程管理RT-Linux有两种中断：硬中断和软中断Linux进程Linux进程Linux内核实时内核RT-Linux进程软件中断调度硬件中断标准Linux的进程管理Linux进程◦进程是由进程标识符（PID）表示的◦Linux系统提供系统调用拷贝现行进程的内容，以产生新的进程◦Linux进程还可以通过exec系统调用产生Linux进程的调度◦分时调度策略（SCHED_OTHER）◦先到先服务的实时调度策略（SCHED_FIFO）◦时间片轮转的实时调度策略（SCHED_RR）uCLinux的进程管理uCLinux的进程调度沿用了Linux的传统进程切换：由于没有MMU，系统虽然支持fork系统调用，但其实质上是vfork启动新的应用程序时系统必须为应用程序分配存储空间4、文件系统文件系统定义Linux文件系统嵌入式Linux文件系统文件系统定义文件系统定义：包含在磁盘驱动器或者磁盘分区的目录结构，整个磁盘空间可以给一个或者多个文件系统使用。在对某个文件系统做在某一个挂载点的挂载（Mount）操作后，就可以使用该文件系统了。Linux文件系统Linux支持许多种文件系统。ext2是Linux事实上的标准文件系统ext3是一种日志式文件系统，是对ext2系统的扩展，它兼容ext2嵌入式Linux文件系统基于Flash的文件系统◦JFFS2文件系统◦YAFFS2文件系统◦Cramfs文件系统◦Romfs◦其他文件系统基于RAM的文件系统◦RamDisk◦Ramfs/Tmpfs网络文件系统NFS（NetworkFileSystem）