uclinux和linux的區別

linux

Linux是一套免費使用和自由傳播的類(lèi)Unix操作系統，是一個(gè)基于POSIX和UNIX的多用戶(hù)、多任務(wù)、支持多線(xiàn)程和多CPU的操作系統。它能運行主要的UNIX工具軟件、應用程序和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò )為核心的設計思想，是一個(gè)性能穩定的多用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )操作系統。

Linux操作系統誕生于1991 年10 月5 日(這是第一次正式向外公布時(shí)間)。Linux存在著(zhù)許多不同的Linux版本，但它們都使用了Linux內核。Linux可安裝在各種計算機硬件設備中，比如手機、平板電腦、路由器、視頻游戲控制臺、臺式計算機、大型機和超級計算機。嚴格來(lái)講，

Linux這個(gè)詞本身只表示Linux內核，但實(shí)際上人們已經(jīng)習慣了用Linux來(lái)形容整個(gè)基于Linux內核，并且使用GNU 工程各種工具和數據庫的操作系統。

uclinux

uclinux表示micro-control linux.即“微控制器領(lǐng)域中的Linux系統”，是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時(shí)也是開(kāi)放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標處理器沒(méi)有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit)的嵌入式系統而設計的。它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺上。由于沒(méi)有MMU，其多任務(wù)的實(shí)現需要一定技巧。

Linux是一種很受歡迎的操作系統，它與UNIX系統兼容，開(kāi)放源代碼。它原本被設計為桌面系統，現在廣泛應用于服務(wù)器領(lǐng)域。而更大的影響在于它正逐漸的應用于嵌入式設備。uClinux正是在這種氛圍下產(chǎn)生的。在uClinux這個(gè)英文單詞中u表示Micro，小的意思，C表示Control，控制的意思，所以uClinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是“針對微控制領(lǐng)域而設計的Linux系統”。

uClinux是嵌入式Linux領(lǐng)域非常重要的分支，已成功應用于路由器、機頂盒、PDA等領(lǐng)域，與標準Linux在內存管理方面有著(zhù)本質(zhì)的區別。

uclinux和linux的區別

對uCLinux來(lái)說(shuō)，其設計針對沒(méi)有MMU的處理器，不能使用處理器的虛擬內存管理技術(shù)。uCLinux仍然采用存儲器的分頁(yè)管理，系統在啟動(dòng)時(shí)把實(shí)際存儲器進(jìn)行分頁(yè)。在加載應用程序時(shí)程序分頁(yè)加載。但是由于沒(méi)有MMU管理，所以實(shí)際上uCLinux采用實(shí)存儲器管理策略。uCLinux系統對于內存的訪(fǎng)問(wèn)是直接的，所有程序中訪(fǎng)問(wèn)的地址都是實(shí)際的物理地址。操作系統對內存空間沒(méi)有保護，各個(gè)進(jìn)程實(shí)際上共享一個(gè)運行空間。一個(gè)進(jìn)程在執行前，系統必須為進(jìn)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。

沒(méi)有內存保護(Memory ProtecTIon)的操作會(huì )導致這樣的結果：即使由無(wú)特權的進(jìn)程來(lái)調用一個(gè)無(wú)效指針，也會(huì )觸發(fā)一個(gè)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(lái)確保健壯性和安全。

由內核所加載的進(jìn)程必須能夠獨立運行，與它們在內存中的位置無(wú)關(guān)。實(shí)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(lái);另一種辦法是產(chǎn)生只使用相對尋址的代碼(稱(chēng)為“位置無(wú)關(guān)代碼”，PosiTIon Independent Code，簡(jiǎn)稱(chēng)PIC)。uClinux對這兩種模式都支持。

ELF可以生成一種特殊的代碼——與位置無(wú)關(guān)的代碼(posiTIon-independent code，PIC)。用戶(hù)對gcc使用-fPIC指示GNU編譯系統生成PIC代碼。它是實(shí)現共享庫或共享可執行代碼的基礎.這種代碼的特殊性在于它可以加載到內存地址空間的任何地址執行.這也是加載器可以很方便的在進(jìn)程中動(dòng)態(tài)鏈接共享庫。

PIC的實(shí)現運用了一個(gè)事實(shí)，就是代碼段中任何指令和數據段中的任何變量之間的距離都是一個(gè)與代碼段和數據段的絕對存儲器位置無(wú)關(guān)的常量。因此，編譯器在數據段開(kāi)始的地方創(chuàng )建了一個(gè)表.叫做全局偏移量表(global offset table.GOT)。GOT包含每個(gè)被這個(gè)目標模塊引用的全局數據目標的表目。編譯器還為GOT中每個(gè)表目生成一個(gè)重定位記錄。在加載時(shí)，動(dòng)態(tài)鏈接器會(huì )重定位GOT中的每個(gè)表目，使得它包含正確的絕對地址。PIC代碼在代碼中實(shí)現通過(guò)GOT間接的引用每個(gè)全局變量，這樣，代碼中本來(lái)簡(jiǎn)單的數據引用就變得復雜，必須加入得到GOT適當表目?jì)热莸闹噶?。對只讀數據的引用也根據同樣的道理，所以，加上 IC編譯成的代碼比一般的代碼開(kāi)銷(xiāo)大。

經(jīng)常動(dòng)態(tài)的內存分配會(huì )造成內存碎片，并可能耗盡系統的資源。對于使用了動(dòng)態(tài)內存分配的那些應用程序來(lái)說(shuō)，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(lái)取代malloc()調用。由于uclinux中不使用虛擬內存，進(jìn)出內存的頁(yè)面交換也沒(méi)有實(shí)現，因為不能保證頁(yè)面會(huì )被加載到RAM中的同樣位置。

uClinux目標板處理器缺乏內存管理的硬件單元，使得Linux的系統接口需要作些改變。有可能最大的不同就是沒(méi)有fork()和brk()系統調用。 調用fork()將復制出進(jìn)程來(lái)創(chuàng )建一個(gè)子進(jìn)程。在Linux下，fork()是使用copy-on-write頁(yè)面來(lái)實(shí)現的。由于沒(méi)有MMU，uclinux不能完整、可靠地復制一個(gè)進(jìn)程，也沒(méi)有對copy-on-write的存取。為了彌補這一缺陷，uClinux實(shí)現了vfork()，當父進(jìn)程調用vfork()來(lái)創(chuàng )建子進(jìn)程時(shí)，兩個(gè)進(jìn)程共享它們的全部?jì)却婵臻g，包括堆棧。子進(jìn)程要么代替父進(jìn)程執行(此時(shí)父進(jìn)程已經(jīng)sleep)直到子進(jìn)程調用exiTI()退出，要么調用exec()執行一個(gè)新的進(jìn)程，這個(gè)時(shí)候將產(chǎn)生可執行文件的加載。即使這個(gè)進(jìn)程只是父進(jìn)程的拷貝，這個(gè)過(guò)程也不能避免。當子進(jìn)程執行exit()或exec()后，子進(jìn)程使用wakeup把父進(jìn)程喚醒，父進(jìn)程繼續往下執行。

uClinux 既沒(méi)有自動(dòng)生長(cháng)的堆棧，也沒(méi)有brk()函數，這樣，用戶(hù)空間的程序必須使用mmap() 命令來(lái)分配內存。為了方便，在uclinux的C語(yǔ)言庫中所實(shí)現的malloc()實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)mmap()。在編譯時(shí)，可以指定程序的堆棧大小。

總結：在應用程序移植到uClinux，以及自己寫(xiě)代碼的過(guò)程中，我們將始終圍繞這幾個(gè)特性來(lái)做：

1， 在configure時(shí)，如果可能則需要在configure時(shí)，選上—disable-shared和—enable-static.

2， 將源代碼中所有出現的fork()改成vfork();

3， 在Makefile中的交叉編譯器和編譯選項，鏈接選項里加上-Wl，-elf2flt。盡管這只是一個(gè)鏈接選項，但我還是小心地在LDFLAGS和CFLAGS，甚至在CC中指定了該選項。