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Linux操作系統 PK uCLinux操作系統

運維 系統運維
你現在應用什么操作系統呢?是微軟還是Linux操作系統。但是你了解Linux操作系統么?了解uCLinux操作系統么?本問為你講解一下Linux操作系統和uCLinux操作系統比較分析,希望本文對你有所幫助。

你現在應用什么操作系統呢?是微軟還是Linux操作系統。但是你了解Linux操作系統么?了解uCLinux操作系統么?本問為你講解一下Linux操作系統和uCLinux操作系統比較分析,希望本文對你有所幫助。

標準Linux操作系統是針對有MMU的處理器設計的。在這種處理器上,虛擬地址被送到MMU,把虛擬地址映射為物理地址。通過賦予每個任務不同的虛擬-物理地址轉換映射,支持不同任務之間的保護。

uCLinux操作系統是針對控制領域的嵌入式Linux操作系統操作系統,它從Linux操作系統 2.0/2.4內核派生而來,沿襲了主流Linux操作系統的絕大部分特性。適合不具備內存管理單元(MMU)的微處理器/微控制器。沒有MMU支持是uCLinux操作系統與主流Linux操作系統的基本差異。

uCLinux操作系統有著特別小的內核和用戶軟件空間。熟悉主流Linux操作系統的開發者會注意到在 uCLinux操作系統下工作的微小差異,但同樣也可以很快熟悉ucLinux操作系統的一些特性。對于設計內核或系統空間的應用程序的開發者,要特別注意uCLinux操作系統 既沒有內存保護,也沒有虛擬內存模型,另外,有些內核系統調用也有差異。

對uCLinux操作系統 來說,其設計針對沒有MMU的處理器,不能使用處理器的虛擬內存管理技術。uCLinux操作系統仍然采用存儲器的分頁管理,系統在啟動時把實際存儲器進行分頁。在加載應用程序時程序分頁加載。但是由于沒有MMU管理,所以實際上uCLinux操作系統采用實存儲器管理策略。uCLinux操作系統系統對于內存的訪問是直接的,所有程序中訪問的地址都是實際的物理地址。操作系統對內存空間沒有保護,各個進程實際上共享一個運行空間。一個進程在執行前,系統必須為進程分配足夠的連續地址空間,然后全部載入主存儲器的連續空間中。

1.1 內存保護

沒有內存保護(Memory Protection)的操作會導致這樣的結果:即使由無特權的進程來調用一個無效指針,也會觸發一個地址錯誤,并潛在地引起程序崩潰,甚至導致系統的掛起。顯然,在這樣的系統上運行的代碼必須仔細編程,并深入測試來確保健壯性和安全。

對于普通的Linux操作系統來說,需要運行不同的用戶程序,如果沒有內存保護將大大降低系統的安全性和可*性;然而對于嵌入式uCLinux操作系統系統而言,由于所運行的程序往往是在出廠前已經固化的,不存在危害系統安全的程序侵入的隱患,因此只要應用程序經過較完整的測試,出現問題的概率就可以控制在有限的范圍內。

1.2 虛擬內存

沒有虛擬內存(Virtual Memory)主要導致下面幾個后果:

首先,由內核所加載的進程必須能夠獨立運行,與它們在內存中的位置無關。實現這一目標的第一種辦法是一旦程序被加載到RAM中,那么程序的基準地址就“固定”下來;另一種辦法是產生只使用相對尋址的代碼(稱為“位置無關代碼”,Position Independent Code,簡稱PIC)。uCLinux操作系統對這兩種模式都支持。

其次,要解決在扁平(flat)的內存模型中的內存分配和釋放問題。非常動態的內存分配會造成內存碎片,并可能耗盡系統的資源。對于使用了動態內存分配的那些應用程序來說,增強健壯性的一種辦法是用預分配緩沖區池(Preallocated buffer pool)的辦法來取代malloc()調用。

由于ucLinux操作系統中不使用虛擬內存,進出內存的頁面交換也沒有實現,因為不能保證頁面會被加載到RAM中的同樣位置。在普通計算機上,操作系統允許應用程序使用比物理內存(RAM)更大的內存空間,這往往是通過在硬盤上設立交換分區來實現的。但是,在嵌入式系統中,通常都用FLASH存儲器來代替硬盤,很難高效地實現內存頁面交換的存取,因此,對運行的應用程序都限制其可分配空間不大于系統的RAM空間。

注意,多任務并沒有受影響。哪些舊式的、廣泛使用fork()的網絡后臺程序(daemon)的確是需要修改的。由于子進程運行在和父進程同樣的地址空間內,在一些情況下,也需要修改兩個進程的行為。

很多現代的程序依賴子進程來執行基本任務,使得即時在進程負載很重時,系統仍可以保持一種“可交互”的狀態,這些程序可能需要實質上的修改來在uCLinux操作系統下完成同樣的任務。如果一個關鍵的應用程序非常依賴這樣的結構,那就不得不對它重新編寫了。

假設有一個簡單的網絡后臺程序(daemon),大量使用了fork()。這個daemon總監聽一個知名端口(或套接字)等待網絡客戶端來連接。當客戶端連接時,這個daemon給它一個新的連接信息(新的socket編號),并調用fork()。子進程接下來就會和客戶端在新的socket上進行連接,而父進程被釋放,可以繼續監聽新的連接。

uCLinux操作系統 既沒有自動生長的堆棧,也沒有brk()函數,這樣,用戶空間的程序必須使用mmap() 命令來分配內存。為了方便,在ucLinux操作系統的C語言庫中所實現的malloc()實質上就是一個mmap()。在編譯時,可以指定程序的堆棧大小。

最后,uCLinux操作系統目標板處理器缺乏內存管理的硬件單元,使得Linux操作系統的系統接口需要作些改變。有可能最大的不同就是沒有fork()和brk()系統調用。調用fork()將復制出進程來創建一個子進程。在Linux操作系統下,fork()是使用copy-on-write頁面來實現的。由于沒有MMU, ucLinux操作系統不能完整、可*地復制一個進程,也沒有對copy-on-write的存取。為了彌補這一缺陷,uCLinux操作系統實現了vfork(),當父進程調用vfork()來創建子進程時,兩個進程共享它們的全部內存空間,包括堆棧。子進程要么代替父進程執行(此時父進程已經sleep)直到子進程調用exitI()退出,要么調用exec()執行一個新的進程,這個時候將產生可執行文件的加載。即使這個進程只是父進程的拷貝,這個過程也不能避免。當子進程執行exit()或exec()后,子進程使用wakeup把父進程喚醒,父進程繼續往下執行。

希望通過本文的介紹你希望你能了解Linux操作系統和uClinux操作系統之間的區別。

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責任編輯:小霞 來源: 計世網
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