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1、嵌入式 Linux 发展 谈 Montavista Linux Linux 作为开源的操作系统正在 IT 产业的方方面面发挥着作用，Linux 是服务器的重要的操作系统。Linux 是嵌入式系统关键部件，它已经嵌入在电信交换设备，路由器，接入设备，网络存储设备和移动终端里，涵盖通信网络的各个层面。IT 业可能非常熟悉的是 SUSE，RedHat，红旗 Linux 操作系统以及在在桌面系统免费使用的 Fedora，Debian，而不太了解嵌入式 Linux，这是因为嵌入式设备是以一个整体的形态展现在使用者面前，所以操作系统虽然是非常重要的部件，但是不容易让大众所认识，比如我们日常看到的 MP4，
2、GPS，手机等电子消费产品，其实它们里面都是有一个操作系统运行在里面的，行业内称为 RTOS(实时多任务操作系统)或者 EOS(嵌入式操作系统)。正如服务器和桌面系统一样，嵌入式系统设计者可以选择商业嵌入式 Linux 软件或者是使用开源的 Linux 软件自己开发，也可以委托第三方开发。商业的 Linux 软件的中和RedHat 齐名的是 Montavista 软件公司。 Montavista Linux 已经拥有超过两千多用户和数以千万计的产品在市场上销售，它们覆盖从智能手机，高清电视，机器人，无线网络设备到 3G 电信服务器等各种嵌入式应用。Motorola 使用了 Montavista
3、 Linux 的智能手机明在中国的巨大成功使得 Montavista 和它的 Linux 产品蜚声国内。Montavista Linux 发展历史1999 年在美国硅谷Sunnyvale 小城一个普通的办公室里面又多了一群不太年轻的创业者，这就是 Montavista 创始人Jim Ready 和他的创业团队。大约15 年前 Jim 也就是在同样的地方开始他第一家嵌入式操作系统公司的创业生涯。Jim 创办的 Ready system 公司的 VRTX 是世界第一个商业的 RTOS，广泛的应用在通讯，控制和航空航天系统中，是嵌入式操作系统的标志和创造性产品，VRTX 的思想为行业的后来者所追随和
4、发展。经过数年观察和思考， Jim 认识到 Linux 可以支持更广泛和更新的硬件，更多的 I/O 设备，更多和更加标准的应用，它可能是未来嵌入式操作系统的最适合的选择之后，决定创办一家专业的嵌入式 Linux 公司，公司的定位是一个 100%的 Linux 公司，它的嵌入式Linux 产品可以替代传统的 RTOS。图 1 很清楚的表现出了 Montavista Linux 产品发展的历程，这里需要阐述的有这样几个方面。图 1 Montavista 的发展历程HardHat Linux2002 年以前，Montavista 的 Linux 产品名称叫 HardHat Linux(这个名字也最早
5、在开源社区和大学里面流传)， HardHat 名字的由来也许是需要区别于市场的名气已经非常大的 redhat， 表示 Montavista 的 Linux 是一个实时和嵌入式的Linux 的原因吧。因为创建初期正值网络经济的热潮，Montavista 最初的商业模式和其他的开源软件一样，是一个免费的软件，但服务和升级需要收费。 2002年以后从 Montavista Linux 2.0 开始就改为 Linux 行业里面广泛采用的订阅模式，即付费获得产品，在订阅期内得到支持，升级和补丁。Montavista Linux 的三个版本Montavista Linux 目前有三个版本， profess
6、ional edition -称为专业版本(简称 pro)，主要是针对各种通用的嵌入式应用，它也是 Montavista Linux 的核心产品，其他的版本也是由这个版本发展出来的， carried grade edition(简称 CGE)，也称为电信 Linux 版本，此版本是在专业版本的基础上增加了加固内核，事故处理，动态加载等高可能性的特点，符合 OSDL 电信 Linux 规范(也称为 CGL规范，来自 www.osdl.org-这个机构最近和 Linux 基金会合并 )，CGE 支持先进的 ATCA 计算平台等先进的硬件技术。Mobilinux 是 Montavista 重要的旗舰
7、成品之一，2003 年 Montavista 在专业版本上开发了一个称为消费电子 (consumer electronic edition-简称 CEE) 的版本，CEE 由于 Motorola 基于 Linux 操作系统的智能手机而闻名海外，2005 年底 CEE 再作重新开发并变名为 Mobilinux 专门针对手机市场，比较起以前的版本，Moblinux 增加了可以大大降低手持设备能源消耗的动态电源管理，Linux 系统快速启动，尺寸优化技术和各种测量和分析工具。在过去的 6 年里面 Montavista Linux 有两个重要的发展阶段，第一，内核的进化，4.0 版本以前 Montav
8、ista Linux 一直是使用 2.4 版本的开源内核，如3.1 版本是使用的 2.4.20， 4.0 版本之后，Montavista Linux 使用了目前流行的2.6 版本的内核技术。第二，工具的进化，Hard Hat Linux 的工具时传统 Linux命令行，3.0 版本以后 Montavista Linux 增加了集成的开发环境 (IDE)，使用的时KDE， 3.1 版本之后升级成 Eclipse，这是一个目前功能最完善的集成开发环境。Montavista Linux 实时性Montavista 一直坚持在开放和兼容社区内核发展的前提下，发展和开发Linux 的实时性技术，并把它应
9、用在 Montavista Linux 产品里面，比如Montavista Linux 2.1 版本已经实现了 Preemptible kernel 和 Realtime scheduler，从而根本改变了传统 Linux 无论有那个进程和线程占有多少时间不能抢占和按照优先级调度的历史，3.1 版本的时候，Montavista 把当时还正在开发中的 2.6内核当中的 0(1)调度器和高分辨率定时器移植(backpor)到 2.4 内核的 Montavista Linux 3.1 三个版本中，让使用 Linux 进行嵌入式软件开发的用户最早的使用到最先进的 Linux 实时性技术，同时为今后升级
10、到 2.6 内核作好了完全兼容的准备，2005 年 Montavista 在开发 2.6 内核的 4.0 版本的初期，在开源社区创建了一个实时 Linux 项目，通过和社区协作开发 Montavista 在 4.0 产品里实现了Linux 2.6 内核的 RT-Path 技术。Montavista 的技术专家是来自传统的嵌入式领域，对实时技术和要求非常了解，Montavista 坚信基于开源 Linux 的实时性是可以满足嵌入式系统的实时性需求，过去的实践也不断的证明了这一点。Montavista Linux professional 5.0Montavista Linux professio
11、nal 5.0(简称 pro 5.0)是 5.0 家族的第一个产品，2007 年 2 月开始由 Beta 版本， 4 月陆续发布一部分嵌入式处理器参考平台的支持版本，pro 5.0 的发表标志着包含最新的 Linux 技术的新一代嵌入式软件平台的到来，pro 5.0 是在目前 4.0 的基础上融合了先进 Linux 内核，应用和工具技术开发而成的。下面从四个方面分析一下；DevRocket 5 DevRocet 5 是基于 Eclipse 的一个完整的嵌入式集成开发环境，它使用了最新的 CDT 扩展和管理技术，并有更加便捷的编辑-编译-远程调试的过程，更多的可插入的工具链， DevRocket
12、 5 还可以支持在没有目标硬件的情况下的虚拟开发环境。简单来讲你可以把 DevRocket 理解为是一个 Eclipe 框架下和一系列插件组成的软件工具，这个工具包括 C/C+开发和远程调试( 内核和用户态)，应用和系统的跟踪，系统性能的分析，远程系统的管理，系统平台映象的管理，基于 CVS 的软件版本管理，区别于前面的版本，DevRocket 5 以插件的形式增加了 4 个工具：(1)检测内存泄漏工具； (2)性能统计和分析工具； (3)可以观测到整个系统内核和应用的存储器使用的工具，如图 2； (4)可视化的内核和用户态应用的跟踪工具。即通过 Eclipe 读取 LLTng 的 trace
13、 文件图形化显示，区别于过去的 DevRocket。新的版本可以让用户使用其他公司或者开源的 Eclipe 框架，把 Montavista 的工具以插件形式安装上去，使用户可以体会到使用最新技术的快乐。原理上讲，在获得有效的授权之后 DevRocket 5 可以支持以前的 4.0甚至 3.1 版本的 Montavista Linux 的各个版本的产品。图 2 DevRocket5 中新增加的工具可观测整个系统内核和应用的存储器使用状况全新的内核和应用Pro 5.0 使用稳定和全新的 2.6.18 内核， LSB3.0 兼容，安全特性，IPV6 认证，内核和用户态的实时技术，包括支持 Prior
14、ity Queuing ，Priority Inheritance， Robust Mutexs 和新的 HR Ktimers，I/O 和网络方面支持更多设备驱动， 如，SDIO，USB OTG，Bluetooth(计划在 mobilinux 5.0 里面)，802.11g WiFi，支持 ARM Jazelle(ARM 发布的 java 硬件加速虚拟机优化技术，目的是为了提高 java 应用的启动运行及反应速度)。pro 5.0 还包含了 Montavista 以前在CEE3.1 和 Mobilinux 4 里面使用的 XIP 技术，这是一个可以提高 Linux 系统引导速度的技术，也就是说
15、 pro 5.0 将可以适合除手机外的消费电子的应用。减少尺寸的技术在 5.0 版本里，Montavista 大大改进了尺寸优化技术，使用了先进的 Linux Tiny 和可以支持 NPTL， ARM EABI 的 uClibc，配合 ARM Thumb mode 使用uClibC 后的应用尺寸可以减少近 50%，这还只是应用部分，如果考虑到文件系统的优化，那就有可能到 70-80%，简单来讲，一个标准的 Linux 有大约14M，经过 5.0 版本(或者使用 Mobilinux 4.1它已经包含 uClibc)完全优化后可以到 3M 左右。完善的质量保证体系目前 Pro 5.0 内核是在 2
16、.6.18 baseline 上加了有大约 1500 个 patch(这个数量还在因为新的硬件的支持而不断的增加)，这其中的近 30-40%的 patch，它们是有连带关系，既如果你修改了一个可能其他也要修改。再细化一下，整个 Pro 5.0的代码是由 2.6.18 内核代码，非主流内核代码，如 ARM 和 MIPS 分支代码，RT patches，2.6.19 对 2.6.18 的 bug 修正后 backport，Montavista 内部自身开发和修正的软件模块(一般每次发行要修改超过 1000 个 bug)五个部分组成，然后每个 build 都要经过 35000 个自动测试，这样一个巨大的软件工程是很难想象仅靠几个 Linux 工程师自己完成的，Pro 5.0 这样的工程也是在完善的质量保证体系下和过去两年开发 2.6 内核和 5 年以上 2.4 内核的经验的结晶，更重要的是经千万计的基于 Montavista Linux 产品的验证给予 Pro5.0 产品一个好的质量基础。嵌入式 Linux 技术的发展趋势回顾了 Monta
