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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(shì)正極大的吸引電子設(shè)計(jì)的工程師從自己書寫的或?qū)Ｓ玫腞TOS轉(zhuǎn)移到Linux。據(jù)VDC Data的數(shù)據(jù)顯示，整個(gè)Linux的增長(zhǎng)從2000年的1%到2003年的14%，再到2010年猛增到67%，在嵌入式市場(chǎng)，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(yīng)用市場(chǎng)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(yù)計(jì)2005年達(dá)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(shù)和軟件設(shè)計(jì)方法的演變促進(jìn)了嵌入式Linux應(yīng)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(qiáng)大的CPU和占用更多的內(nèi)存，但按照Moore定律，CPU的集成度每18個(gè)月就會(huì)翻一倍，目前在市場(chǎng)，10個(gè)美元可以買到32位嵌入式CPU （100M主頻左右）。再者內(nèi)存的問題：市場(chǎng)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(chǎng)上國(guó)內(nèi)外通訊設(shè)備看（除部分信息家電產(chǎn)品）很少有小于4M甚至8M內(nèi)存的系統(tǒng)，那么傳統(tǒng)的神話50K RTOS的內(nèi)核有什么必要？
嵌入式軟件設(shè)計(jì)方法已經(jīng)從70年代一個(gè)主循環(huán)程序加上若干個(gè)ISR（中斷處理程序），80、90年代是RTOS內(nèi)核，ISR和若干個(gè)任務(wù)（線程）到今天嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)包含完整操作系統(tǒng)（內(nèi)核，設(shè)備驅(qū)動(dòng)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，文件系統(tǒng)、圖形）， 軟件中間件（如各種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，），Java和應(yīng)用軟件。軟件的工作量和投入的人力資源及成本均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬件并已成為通訊設(shè)備的主要增值部分。市場(chǎng)硬件技術(shù)和工藝發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法演變?yōu)榍度胧絃inux在通訊設(shè)備中的應(yīng)用奠立了基礎(chǔ)。
為什么要使用LINUX？
自1989年芬蘭赫爾辛基大學(xué)學(xué)生Linus Torvald發(fā)布了一個(gè)新的Unix變種—Linux到今天各種Linux系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用服務(wù)器，嵌入系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)，因?yàn)榭梢垣@得源代碼，應(yīng)用程序的調(diào)試和維護(hù)變得容易，通過開放源碼社區(qū)，你可以得到最前沿的技術(shù)和應(yīng)用，這將大大加快產(chǎn)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(xiàng)目和人數(shù)限制（而傳統(tǒng)RTOS或私有軟件都有項(xiàng)目、人數(shù)、產(chǎn)品系列型號(hào)限制或收費(fèi)上的不同）。使用Linux，這將大大降低產(chǎn)品研發(fā)和最終產(chǎn)品成本，特別在2001年全球經(jīng)濟(jì)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(zhì)量和產(chǎn)品維護(hù)是目前許多人介意或傳統(tǒng)的RTOS供應(yīng)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(wù)咨詢公司在為一個(gè)共同的軟件和開放的標(biāo)準(zhǔn)在工作。從另外一個(gè)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(wù)器和應(yīng)用軟件支持Linux 操作系統(tǒng)，其他硬件廠家如惠普也表示對(duì)Linux極大的信心，半導(dǎo)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(shù)）的標(biāo)準(zhǔn)制立和實(shí)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(dǎo)體部。這樣就形成了一個(gè)巨大群體：即由半導(dǎo)體，單板機(jī)，系統(tǒng)，軟件中間件以及Linux社區(qū)，Linux發(fā)行版Linux服務(wù)商都在支持Linux（包含嵌入式Linux）的發(fā)展、維護(hù)。已經(jīng)發(fā)展成功了數(shù)萬種以上的各種成功應(yīng)用，其結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過由數(shù)十名工程師開發(fā)、維護(hù)，經(jīng)過十余年發(fā)展才有幾百種應(yīng)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(luò)安全性，穩(wěn)定性，已經(jīng)在業(yè)界得到廣泛的認(rèn)可。這對(duì)通訊設(shè)備制造選擇Linux是一種極大的鼓勵(lì)。在市場(chǎng)上我們看到嵌入式Linux在過去3-5年市場(chǎng)中發(fā)展并借助Linux10余年的成功經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)在各種通訊產(chǎn)品獲得廣泛應(yīng)用。小到各種互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的信息家電到通信基礎(chǔ)設(shè)備。嵌入式Linux應(yīng)用隨處可見，并在嵌入式系統(tǒng)變革中，以其特殊優(yōu)勢(shì)扮演些重要的角色。
嵌入式Linux迎合新一代通訊設(shè)備的發(fā)展需要
“我們正處在前所未有的通信網(wǎng)絡(luò)變化的黎明，這種變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)比25年前模擬網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變到數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)變化大得多。這種變化用一句話說“集中：未來的通信網(wǎng)絡(luò)將集中所有通信和分布式計(jì)算�！边@里面包含了通信的各個(gè)層面：語音，圖像，數(shù)據(jù)，控制和網(wǎng)絡(luò)管理。”
以上這段話摘自IEEE通信雜志S. Mohan的文章。它構(gòu)畫出未來的通信網(wǎng)絡(luò)（NGN）的輪廓。
未來的通信網(wǎng)絡(luò)將由三個(gè)層面組成：
互通層：這里包含了路由器，交換機(jī)，接入服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)。
控制層：這里包含了軟交換，7號(hào)信令系統(tǒng)，PBX等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
應(yīng)用層：這里包含了Web，數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)管理。
在這三個(gè)層面嵌入式Linux與傳統(tǒng)的RTOS（過去較多的應(yīng)用在互通層設(shè)備）和大型的Unix或Sun Soloris系統(tǒng) （較多在應(yīng)用層服務(wù)器）展開了競(jìng)爭(zhēng)，目前Linux已經(jīng)有了相當(dāng)多的成功應(yīng)用。
我們知道Linux源于Unix而后者與TCP/IP有不解之緣，Netcrate調(diào)查顯示，基于Linux的Apache Web服務(wù)器占56.81%份額。嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)方面優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
Linux內(nèi)核本身就包含豐富的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和TCP/IP（IPv4和IPv6）、Internet協(xié)議如DNS，Http（Apaucle，goahead等）和網(wǎng)絡(luò)管理的SNMP（V1/2/3）等；
為數(shù)眾多的開放源碼網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的RTOS。
據(jù)法國(guó)Interface concepts的測(cè)試，他們?cè)谑褂肕ontavista 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(shè)備的廣泛應(yīng)用，眾多第三方的應(yīng)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(kù)）等。注意這些軟件不是GPL，需要得到授權(quán)許可才能使用。
而象Ipinfusion，Nexthop是靠維護(hù)、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(wù)商。
新一代通信設(shè)備離不開高效的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)處理器主要是處理L2數(shù)據(jù)流。
Montavista嵌入式Linux
當(dāng)你決定了在一個(gè)新的項(xiàng)目中采用嵌入Linux以后。你會(huì)面臨一個(gè)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(wù)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(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間使他們集成在一起并協(xié)調(diào)工作這決非用幾天幾周可以完成的工作，而且需要相當(dāng)多的專業(yè)的計(jì)算和操作系統(tǒng)的知識(shí)，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(wù)，比如以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)。一般情況嵌入Linux供應(yīng)商都會(huì)承諾一年或更長(zhǎng)時(shí)間的升級(jí)服務(wù)。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(yīng)商都在自己的發(fā)行版或?qū)I(yè)服務(wù)中增加某些關(guān)鍵技術(shù)：Montavista在自己的Montavista Linux中增加可搶占內(nèi)核和實(shí)時(shí)調(diào)度器，以提高實(shí)時(shí)響應(yīng)。
另外，在你整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中，嵌入Linux供應(yīng)商可以提供目標(biāo)環(huán)境的如power pc移植（一般Linux應(yīng)用是在X86平臺(tái)上），免費(fèi)的技術(shù)培訓(xùn)，咨詢和新版本的升級(jí)，有些公司可以有VIP的服務(wù)如現(xiàn)場(chǎng)的支持，專家的熱線服務(wù)和快速的軟件錯(cuò)誤的修補(bǔ)。
Montavista是目前國(guó)際上最著名的嵌入式Linux發(fā)行版和服務(wù)供應(yīng)商。Montavista產(chǎn)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(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（相當(dāng)于BSP），它目前有以下幾個(gè)產(chǎn)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(nèi)核，增加可搶占內(nèi)核，實(shí)時(shí)調(diào)度器，最新的GNU工具鏈，目標(biāo)配置和庫(kù)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(wù)器：Thttpd.。
Montavista、Intel、Nokia、Alcatel、Cisco等公司參加的OSDL論壇，是指導(dǎo)Carrier Grade Linux開發(fā)并推動(dòng)未來一代通信系統(tǒng)，是構(gòu)造在Linux開放的體系結(jié)構(gòu)上，并遵守高可靠性的電信級(jí)需求。第一個(gè)商業(yè)產(chǎn)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(yīng)用在全球400多種應(yīng)用，典型的通信產(chǎn)品有：Nokia Flexi Server（移動(dòng)控制功能模塊的管理和信令平臺(tái)），3com的Kerbungo Internet收音機(jī)，Cyclades的接入服務(wù)器，Interface Concept的以太網(wǎng)交換機(jī)和ITT宇航通訊部的無線收發(fā)機(jī)等。
結(jié)束語
雖然通訊制造業(yè)在國(guó)外面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)，但黎明即將來臨。中國(guó)通訊制造商由于受到國(guó)內(nèi)積極財(cái)政政策的保護(hù)，和積極出口外銷的成功的影響，雖然受到電信運(yùn)營(yíng)商機(jī)構(gòu)改革的影響，未見真正寒冷的嚴(yán)冬。但壓縮開發(fā)費(fèi)用，尋求新的制造商和運(yùn)營(yíng)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(biāo)準(zhǔn)支持低成本高性能的硬件平臺(tái)將是新一代通訊設(shè)備首選的操作系統(tǒng)。
摘自《通訊世界》
