嵌入式Linux系統中內核抽象的動(dòng)態(tài)擴展技術(shù)
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OS Portal的結構通常，內核動(dòng)態(tài)加載模塊的時(shí)候，模塊的連接工作由內核完成。Chang DaWei的方法的獨特之處在于把模塊連接的工作交給服務(wù)器端執行，不但降低了對內存空間的需求，也減輕了內核的負擔。
2、其他相關(guān)研究
(1) 基于FPGA的可動(dòng)態(tài)配置的片上系統
FPGA(Field Programmable Gate Array,現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)是電子設計領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展前途的一項技術(shù)。FPGA能完成任何數字器件的功能，上至高性能CPU,下至簡(jiǎn)單的74電路，都可以用它來(lái)實(shí)現。FPGA在嵌入式系統中的應用越來(lái)越廣泛。John Williams和Neil Bergmann用uCLinux作為操作系統平臺，設計出可動(dòng)態(tài)配置的片上系統(rSoC)。uCLinux從遠程服務(wù)器上下載FPGA程序代碼，然后利用shell腳本工具將代碼寫(xiě)進(jìn)FPGA芯片，實(shí)現系統功能的可動(dòng)態(tài)擴展。
(2) 動(dòng)態(tài)更新Linux內核變量的方法
在進(jìn)行Linux內核嵌入式開(kāi)發(fā)時(shí)，經(jīng)常使用內核啟動(dòng)過(guò)程中讀取靜態(tài)配置文件內容的方法對內核某些變量進(jìn)行初始化。當靜態(tài)配置文件改動(dòng)時(shí)，只有重新啟動(dòng)內核才能使新的配置生效。北京科技大學(xué)的田玉鳳等人通過(guò)修改文件./include/linux/proc_fs.h，重新編譯、安裝新內核后，利用/proc文件系統，可動(dòng)態(tài)改變Linux內核變量。
(3) 在用戶(hù)空間擴展Linux操作系統功能的方法
與內核空間功能擴展相比，在用戶(hù)空間擴展安全性更強，對Linux操作系統和應用程序更加透明。魏東林、盧正鼎等人通過(guò)在用戶(hù)空間跟蹤截獲系統調用并更改系統調用的行為來(lái)達到擴展操作系統功能的目的。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，該方法和本文第1部分提到的可擴展內核技術(shù)是一樣的。
3、動(dòng)態(tài)擴展技術(shù)面臨的挑戰和發(fā)展趨勢
(1) 高實(shí)時(shí)性是嵌入式系統的基本要求
由于Linux是一種通用操作系統，而不是一個(gè)真正的實(shí)時(shí)操作系統，內核不支持事件優(yōu)先級和搶占實(shí)時(shí)特性(2003年底推出的Linux2.6內核實(shí)現了一定程度上的可搶占性)，所以，在進(jìn)行嵌入式Linux系統動(dòng)態(tài)擴展性研究開(kāi)發(fā)時(shí)，首要的問(wèn)題是擴展Linux的實(shí)時(shí)性能。系統在進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴展的過(guò)程中，如果擴展的過(guò)程時(shí)間太長(cháng)，肯定會(huì )影響到系統的實(shí)時(shí)響應，所以要求擴展過(guò)程快速完成，例如基于LKM的內核擴展機制。如果模塊加載或替換的時(shí)間太長(cháng)，在規定的時(shí)間內不能完成，這對于嵌入式Linux的某些應用來(lái)說(shuō)是不能接受的。
(2) 資源有限性是嵌入式系統基本特征
嵌入式系統無(wú)多余軟件也無(wú)多余硬件存儲器，增加存儲空間意味著(zhù)成本的上升。在非常有限的存儲空間中要實(shí)現快速的內核動(dòng)態(tài)擴展，對研究人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的挑戰。在桌面PC世界，雖然已經(jīng)有很多動(dòng)態(tài)擴展系統功能的方法，但在嵌入式世界很難實(shí)現。例如Linux系統的LKM機制，若模塊加載過(guò)程不經(jīng)改造，在嵌入式Linux系統中是不能使用的。
(3) 期待完善的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
一個(gè)完整的嵌入式系統的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境一般需要編譯/連接器、內核調試/跟蹤器和集成圖形界面開(kāi)發(fā)平臺。其中的集成圖形界面開(kāi)發(fā)平臺包括編輯器、調試器、軟件仿真器和監視器等。在Linux系統中，具有功能強大的gcc編譯器工具鏈，使用了基于GNU的調試器gdb的遠程調試功能，一般由一臺客戶(hù)機運行調試程序調試宿主機運行的操作系統內核;在使用遠程開(kāi)發(fā)時(shí)還可以使用交叉平臺的方式，如在Windows平臺下的調試跟蹤器對Linux的宿主系統作調試。但是，Linux在基于圖形界面的特定系統定制平臺的研究上，與Windows操作系統相比還存在差距。因此，要使嵌入式Linux動(dòng)態(tài)擴展的研究更加方便、快捷，整體集成開(kāi)發(fā)環(huán)境還有待提高和完善。
桌面Linux使用LKM技術(shù)成功實(shí)現了系統功能的動(dòng)態(tài)擴展。嵌入式Linux繼承了桌面Linux絕大部分功能和特性，桌面Linux固有的LKM機制為嵌入式Linux動(dòng)態(tài)擴展的研究帶來(lái)了先天性的優(yōu)勢，可大大節省研究人員的時(shí)間和精力。在動(dòng)態(tài)模塊替換方面也有了很大的發(fā)展，Chris Walton等人通過(guò)對二空間拷貝垃圾回收算法進(jìn)行改進(jìn)，在2000年提出了一種動(dòng)態(tài)模塊替換的抽象機模型。
基于JOS的動(dòng)態(tài)擴展技術(shù)是一個(gè)主要發(fā)展方向。Java代碼可移植性強，容易維護，在嵌入式系統上很有發(fā)展前途。采用Java技術(shù)的另外一個(gè)好處是可實(shí)現代碼重用，在進(jìn)行嵌入式系統開(kāi)發(fā)時(shí)不必每次都從零開(kāi)始。很多研究成果也促進(jìn)了Java在嵌入式系統上的應用。Derek Rayside等人在2002年提出一種類(lèi)庫子集選擇方法[10]。該方法可以讓嵌入式系統中的Java程序在運行時(shí)從遠程Java類(lèi)庫中僅選擇所需要的子集，然后下載到本地系統，從而減小對嵌入式系統存儲空間的需求，解決了因Java語(yǔ)言的類(lèi)庫太大而阻礙了在嵌入式系統中的應用。
結束語(yǔ)
隨著(zhù)嵌入式Linux的快速發(fā)展和嵌入式Linux設備的普及，人們對可動(dòng)態(tài)擴展的嵌入式Linux的需求越來(lái)越迫切。目前主要的幾種可動(dòng)態(tài)擴展系統功能的技術(shù)，例如微內核技術(shù)、JOS技術(shù)、LKM技術(shù)等，由于嵌入式系統的存儲空間有限，實(shí)時(shí)性要求高，在應用到嵌入式Linux系統中時(shí)都有所不足。其中，桌面Linux固有的LKM機制為嵌入式Linux動(dòng)態(tài)擴展的研究帶來(lái)了先天性的優(yōu)勢;另外，Java代碼可移植性強，維護容易，在嵌入式系統上很有發(fā)展前途，因此基于JOS的動(dòng)態(tài)擴展技術(shù)是另一個(gè)主要發(fā)展方向。最后，一個(gè)完善的嵌入式Linux集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是每一個(gè)開(kāi)發(fā)人員所期待的。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151431.htm linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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