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作為候選的一種嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式Linux以其特別和引人注目的優(yōu)勢正極大的吸引電子設計的工程師從自己書寫的或專用的RTOS轉移到Linux。據(jù)VDC Data的數(shù)據(jù)顯示，整個Linux的增長從2000年的1%到2003年的14%，再到2010年猛增到67%，在嵌入式市場，Even Data數(shù)據(jù)顯示，期望使用嵌入式Linux從2001年11%增到2002年27%，而同期Vxwork只是從16%到18%，WIN CE從9%到14%。在嵌入式Linux的各種應用市場中，通訊（語音和數(shù)據(jù)）名列第一，2000年的銷售額是1千3百萬，而預計2005年達到1.26億美元（VDC Data數(shù)據(jù)），可以說嵌入式Linux已經(jīng)并將成為主流的通訊用嵌入式操作系統(tǒng)。
技術和軟件設計方法的演變促進了嵌入式Linux應用
嵌入式Linux在嵌入式系統(tǒng)使用的制約因素之一是資源占用比一般的RTOS要大。即需要更強大的CPU和占用更多的內存，但按照Moore定律，CPU的集成度每18個月就會翻一倍，目前在市場，10個美元可以買到32位嵌入式CPU （100M主頻左右）。再者內存的問題：市場上的SDRAM，F(xiàn)lash從早期512k到目前很難找到小于2M的器件，從市場上國內外通訊設備看（除部分信息家電產品）很少有小于4M甚至8M內存的系統(tǒng)，那么傳統(tǒng)的神話50K RTOS的內核有什么必要？
嵌入式軟件設計方法已經(jīng)從70年代一個主循環(huán)程序加上若干個ISR（中斷處理程序），80、90年代是RTOS內核，ISR和若干個任務（線程）到今天嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)包含完整操作系統(tǒng)（內核，設備驅動，TCP/IP網(wǎng)絡，文件系統(tǒng)、圖形）， 軟件中間件（如各種標準通訊協(xié)議，嵌入式數(shù)據(jù)庫，），Java和應用軟件。軟件的工作量和投入的人力資源及成本均遠遠大于硬件并已成為通訊設備的主要增值部分。市場硬件技術和工藝發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)設計方法演變?yōu)榍度胧絃inux在通訊設備中的應用奠立了基礎。
為什么要使用LINUX？
自1989年芬蘭赫爾辛基大學學生Linus Torvald發(fā)布了一個新的Unix變種—Linux到今天各種Linux系統(tǒng)已經(jīng)成功應用服務器，嵌入系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)，因為可以獲得源代碼，應用程序的調試和維護變得容易，通過開放源碼社區(qū)，你可以得到最前沿的技術和應用，這將大大加快產品開發(fā)周期。Linux是遵守GDL（通用公共許可），它沒有版稅，也沒有項目和人數(shù)限制（而傳統(tǒng)RTOS或私有軟件都有項目、人數(shù)、產品系列型號限制或收費上的不同）。使用Linux，這將大大降低產品研發(fā)和最終產品成本，特別在2001年全球經(jīng)濟走軟（通訊制造業(yè)尤為受到重創(chuàng)）的情況下Linux就更受到普遍的歡迎。
Linux 的代碼質量和產品維護是目前許多人介意或傳統(tǒng)的RTOS供應商所攻擊的話題之一。我們知道Linux不是由某家公司私自擁有，在遼闊的開放源碼的世界和Linux社區(qū)有數(shù)萬名自由軟件愛好者和黑客，數(shù)百家Linux發(fā)行版的公司和Linux服務咨詢公司在為一個共同的軟件和開放的標準在工作。從另外一個角度，大型的硬件制造商如IBM投資十億美元在Linux以保證它的服務器和應用軟件支持Linux 操作系統(tǒng)，其他硬件廠家如惠普也表示對Linux極大的信心，半導體制造商Intel 除了支持Linux，投資Linux公司（如Montavista）外，還親自操刀加入TLT電信Linux技術）的標準制立和實現(xiàn)。Intel x86CPU和StrongARM/ Xscale嵌入式CPU都全面支持Linux，與Intel相同的公司還有IBM和Motorola的半導體部。這樣就形成了一個巨大群體：即由半導體，單板機，系統(tǒng)，軟件中間件以及Linux社區(qū)，Linux發(fā)行版Linux服務商都在支持Linux（包含嵌入式Linux）的發(fā)展、維護。已經(jīng)發(fā)展成功了數(shù)萬種以上的各種成功應用，其結果遠遠超過由數(shù)十名工程師開發(fā)、維護，經(jīng)過十余年發(fā)展才有幾百種應用的專用RTOS，相比較Linux和嵌入Linux是完全可以信賴的。此外Linux高性能的TCP/IP和在網(wǎng)絡安全性，穩(wěn)定性，已經(jīng)在業(yè)界得到廣泛的認可。這對通訊設備制造選擇Linux是一種極大的鼓勵。在市場上我們看到嵌入式Linux在過去3-5年市場中發(fā)展并借助Linux10余年的成功經(jīng)驗，已經(jīng)在各種通訊產品獲得廣泛應用。小到各種互聯(lián)網(wǎng)相關的信息家電到通信基礎設備。嵌入式Linux應用隨處可見，并在嵌入式系統(tǒng)變革中，以其特殊優(yōu)勢扮演些重要的角色。
嵌入式Linux迎合新一代通訊設備的發(fā)展需要
“我們正處在前所未有的通信網(wǎng)絡變化的黎明，這種變化遠遠比25年前模擬網(wǎng)絡轉變到數(shù)字通信網(wǎng)絡變化大得多。這種變化用一句話說“集中：未來的通信網(wǎng)絡將集中所有通信和分布式計算�！边@里面包含了通信的各個層面：語音，圖像，數(shù)據(jù)，控制和網(wǎng)絡管理。”
以上這段話摘自IEEE通信雜志S. Mohan的文章。它構畫出未來的通信網(wǎng)絡（NGN）的輪廓。
未來的通信網(wǎng)絡將由三個層面組成：
互通層：這里包含了路由器，交換機，接入服務器和網(wǎng)關。
控制層：這里包含了軟交換，7號信令系統(tǒng)，PBX等網(wǎng)絡設備。
應用層：這里包含了Web，數(shù)據(jù)庫，計費和網(wǎng)絡管理。
在這三個層面嵌入式Linux與傳統(tǒng)的RTOS（過去較多的應用在互通層設備）和大型的Unix或Sun Soloris系統(tǒng) （較多在應用層服務器）展開了競爭，目前Linux已經(jīng)有了相當多的成功應用。
我們知道Linux源于Unix而后者與TCP/IP有不解之緣，Netcrate調查顯示，基于Linux的Apache Web服務器占56.81%份額。嵌入式Linux網(wǎng)絡方面優(yōu)勢表現(xiàn)在以下三個方面：
Linux內核本身就包含豐富的網(wǎng)絡協(xié)議和TCP/IP（IPv4和IPv6）、Internet協(xié)議如DNS，Http（Apaucle，goahead等）和網(wǎng)絡管理的SNMP（V1/2/3）等；
為數(shù)眾多的開放源碼網(wǎng)絡項目。如Linux ATM、Linux ISDN、802.1Q（VLAN）、LDAP、MDLS、Linux firewall、Linux Router、VPN、IPsec Open SSL、CORBR / DCCOM、802.11b、Bluetooth、IPv6、OSPF/BGP等；
Linux TCP/IP效率遠遠高于傳統(tǒng)的RTOS。
據(jù)法國Interface concepts的測試，他們在使用Montavista Linux發(fā)現(xiàn)TCP/IP的吞吐率是以前的VRTX和PSOS快5-10倍。
隨著嵌入式Linux在通訊設備的廣泛應用，眾多第三方的應用軟件也已經(jīng)支持Linux，這里有Netplane（MPLS， Iprouting和ATM）、Trilium（SS7，VoIP）、LVL7（L2/L3交換和路由協(xié)議）、Solid（嵌入式數(shù)據(jù)庫）等。注意這些軟件不是GPL，需要得到授權許可才能使用。
而象Ipinfusion，Nexthop是靠維護、支持Zebra SPF/BGP，Ggate路由協(xié)議而生存。他們更像是Linux系統(tǒng)咨詢服務商。
新一代通信設備離不開高效的網(wǎng)絡處理器，目前嵌入式Linux（如Montavista）現(xiàn)在已經(jīng)支持了Intel Ixp1200，425，80310，Motorola 8xx/82xx Galileo，MMU，IBM405NP。以Broadcom和IDT等網(wǎng)絡處理器，嵌入Linux主要是在控制平面處理路由和網(wǎng)管而網(wǎng)絡處理器主要是處理L2數(shù)據(jù)流。
Montavista嵌入式Linux
當你決定了在一個新的項目中采用嵌入Linux以后。你會面臨一個問題：是自己做還是選擇一家嵌入式Linux發(fā)行版或嵌入式Linux服務商。原理上講你可以從網(wǎng)上獲得全部的Linux資源，但是你要花費相當多的時間使他們集成在一起并協(xié)調工作這決非用幾天幾周可以完成的工作，而且需要相當多的專業(yè)的計算和操作系統(tǒng)的知識，所以說如果使用嵌入Linux發(fā)行版可以使你專注在核心業(yè)務，比如以太網(wǎng)交換機設計。一般情況嵌入Linux供應商都會承諾一年或更長時間的升級服務。這使得你的Linux可以跟上不斷發(fā)展變化的Linux 世界。而且嵌入Linux供應商都在自己的發(fā)行版或專業(yè)服務中增加某些關鍵技術：Montavista在自己的Montavista Linux中增加可搶占內核和實時調度器，以提高實時響應。
另外，在你整個產品開發(fā)過程中，嵌入Linux供應商可以提供目標環(huán)境的如power pc移植（一般Linux應用是在X86平臺上），免費的技術培訓，咨詢和新版本的升級，有些公司可以有VIP的服務如現(xiàn)場的支持，專家的熱線服務和快速的軟件錯誤的修補。
Montavista是目前國際上最著名的嵌入式Linux發(fā)行版和服務供應商。Montavista產品名稱是Montavista Linux （原h(huán)ard had Linux）支持x86，ppc，ARM，xstrong ARM/Xscale，Mip，SH，6大CPU系列有共近80余種單板的LSP設備驅動程序（相當于BSP），它目前有以下幾個產品：Montavista Linux專業(yè)版2.1，Montavista Carrier Grade版本2.1，Java模塊，Montavista圖形模塊，QT/Embedded圖形等。Montavista Linux2.1基于2.4.17內核，增加可搶占內核，實時調度器，最新的GNU工具鏈，目標配置和庫優(yōu)化器，KDE集成開發(fā)環(huán)境，802.11b協(xié)議，日志文件系統(tǒng)和小腳印的Web服務器：Thttpd.。
Montavista、Intel、Nokia、Alcatel、Cisco等公司參加的OSDL論壇，是指導Carrier Grade Linux開發(fā)并推動未來一代通信系統(tǒng)，是構造在Linux開放的體系結構上，并遵守高可靠性的電信級需求。第一個商業(yè)產品Montavista Carrier Grad Linux2.1版本已經(jīng)正式發(fā)表。
自97年成立以來，Montavista Linux已經(jīng)成功地應用在全球400多種應用，典型的通信產品有：Nokia Flexi Server（移動控制功能模塊的管理和信令平臺），3com的Kerbungo Internet收音機，Cyclades的接入服務器，Interface Concept的以太網(wǎng)交換機和ITT宇航通訊部的無線收發(fā)機等。
結束語
雖然通訊制造業(yè)在國外面臨著前所未有的嚴峻考驗，但黎明即將來臨。中國通訊制造商由于受到國內積極財政政策的保護，和積極出口外銷的成功的影響，雖然受到電信運營商機構改革的影響，未見真正寒冷的嚴冬。但壓縮開發(fā)費用，尋求新的制造商和運營商的生態(tài)鏈仍然是面臨的問題，嵌入式Linux作為一種開放的標準支持低成本高性能的硬件平臺將是新一代通訊設備首選的操作系統(tǒng)。
摘自《通訊世界》
