1.1 嵌入式Linux基礎
　　自由開源軟件在嵌入式應用上，受到青睞，Linux日益成為主流的嵌入式操作系統之一。隨著摩托羅拉手機A760、IBM智能型手表WatchPad、夏普PDA Zaurus等一款款高性能“智能數碼產品”的出現，以及Motolola、三星、MontaVista、飛利浦、Nokia、IBM、SUN等眾多國際頂級巨頭的加入，嵌入式Linux的隊伍越來越龐大了。目前，國外不少大學、研究機構和知名公司都加入了嵌入式Linux的開發工作，成熟的嵌入式Linux產品不斷涌現。
　　2004年全球嵌入式Linux市場規模已達9150萬美元，2005年有1.336億美元，2006年有1.653億美元，2007年達到2.011億美元，每年平均增長30%。
　　究竟是什么原因讓嵌入式Linux系統發展如此迅速。業界歸納為三大原因︰第一，Linux在嵌入式系統所需的實時性、電源管理等核心技術不斷發展；第二，國際標準組織（如OSDL、CELF等）持續建立嵌入式Linux相關標準，有效解決版本分歧與兼容性問題；第三，業界主導組織、開發廠商等不斷推出嵌入式Linux相關開發工具、維護系統。
　　嵌入式Linux以年費訂閱方式為主，與其他的以產品利潤為收入方式的嵌入式系統不同，彈性的捆綁銷售策略，助其成功地逐年提高市場占有率，從2004年的46.8%擴大到2007年的56.4%。
　　國際有名的嵌入式Linux操作系統提供商Montavista，收購了PalmSource的愛可信和奇趣科技等，加強了對中國市場的投入，并在整個嵌入式操作系統市場中，占據了重要地位。而嵌入式操作系統的領先廠商，也改變了原來的單一產品路線，開始推出自己的Linux軟件產品，實現“兩條腿走路”。國內的嵌入式軟件廠商也以Linux為突破口，紛紛開發各種基于Linux的操作系統產品。這些嵌入式Linux廠商已經形成了一個不容忽視的群體。
　　以下就從Linux開始，一層層揭開嵌入式Linux的面紗。
　　1.1.1 Linux發展概述
　　簡單地說，Linux是指一套免費使用和自由傳播的類UNIX操作系統。人們通常所說的Linux是Linus Torvalds所寫的Linux操作系統內核。
　　當時的Linus還是芬蘭赫爾辛基大學的一名學生，他主修的課程中有一門課是操作系統，而且這門課是專門研究程序的設計和執行。最后這門課程提供了一種稱為Minix的初期UNIX系統。Minix是一款僅為教學而設計的操作系統，而且功能有限。因此，和Minix的眾多使用者一樣，Linus也希望能給它添加一些功能。
　　在之后的幾個月里，Linus根據實際的需要編寫了磁盤驅動程序以便下載訪問新聞組的文件，又編寫了個文件系統以便能夠閱讀Minix文件系統中的文件。這樣，“當你有了任務切換，有了文件系統和設備驅動程序后，這就是UNIX，或者至少是其內核。”。于是，0.0.1版本的Linux就誕生了。
　　Linus從一開始就決定自由傳播Linux，他把源代碼發布在網上，于是，眾多的愛好者和程序員也都通過互聯網加入到Linux的內核開發工作中。這個思想與FSF（Free Software Foundation）資助發起的GNU（GNU’s Not UNIX）的自由軟件精神不謀而合。
　　GNU是為了推廣自由軟件的精神以實現一個自由的操作系統，然后從應用程序開始，實現其內核。而當時Linux的優良性能備受GNU的賞識，于是GNU就決定采用Linus及其開發者的內核。在他們的共同努力下，Linux這個完整的操作系統誕生了。其中的程序開發共同遵守General Public License（GPL）協議，這是最開放也是最嚴格的許可協議方式，這個協議規定了源碼必須可以無償的獲取并且修改。因此，從嚴格意義上說，Linux應該叫做GNU/Linux，其中許多重要的工具如gcc、gdb、make、emacs等都是GNU貢獻的。
　　這個“嬰兒版”的操作系統以平均兩星期更新一次的速度迅速成長，如今的Linux已經有超過250種發行版本，且可以支持所有體系結構的處理器，如X86、PowerPC、ARM、Xscale等，也可以支持帶MMU或不帶MMU的處理器。到目前為止，它的內核版本也已經從原先的0.0.1發展到現在的2.6.xx。
　　小知識自由軟件（free software）中的free并不是指免費，而是指自由。它賦予使用者4種自由。
　　· 自由之1：有使用軟件的自由。
　　· 自由之2：有研究該軟件如何運作的自由，并且得以改寫該軟件來滿足使用者自身的需求。取得該軟件的源碼是達成此目的前提。
　　· 自由之3：有重新散布該軟件的自由，所以每個人都可以藉由散布自由軟件來敦親睦鄰。
　　· 自由之4：有改善再利用該軟件的自由，并且可以發表改寫版供公眾使用，如此一來，整個社群都可以受惠。取得該軟件的源碼是達成此目的前提。
　　GPL：GPL協議是GNU組織、維護的一種版權協議，遵守這個協議的軟件可以自由地獲取、查看、使用其源代碼。GPL協議是整個開源世界的精神基礎。
　　Linux的內核版本號：
　　Linux內核版本號格式是x.y.zz-www，數字x代表版本類型，數字y為偶數時是穩定版本，為奇數時是開發版本，如2.0.40為穩定版本，2.3.41為開發版本，測試版本為3個數字加上測試號，如2.4.12-rc1。最新的Linux內核版本可從http://www.kernel.org上獲得。
　　1.1.2 Linux作為嵌入式操作系統的優勢
　　從Linux系統的發展過程可以看出，Linux從最開始就是一個開放的系統，并且它始終遵循著源代碼開放的原則，它是一個成熟而穩定的網絡操作系統，作為嵌入式操作系統有如下優勢。
　　1．低成本開發系統
　　Linux的源碼開放性允許任何人獲取并修改Linux的源碼。這樣一方面大大降低了開發的成本，另一方面又可以提高開發產品的效率。并且還可以在Linux社區中獲得支持，用戶只需向郵件列表發一封郵件，即可獲得作者的支持。
　　2．可應用于多種硬件平臺
　　Linux可支持X86、PowerPC、ARM、Xscale、MIPS、SH、68K、Alpha、Sparc等多種體系結構，并且已經被移植到多種硬件平臺。這對于經費、時間受限制的研究與開發項目是很有吸引力的。Linux采用一個統一的框架對硬件進行管理，同時從一個硬件平臺到另一個硬件平臺的改動與上層應用無關。
　　3．可定制的內核
　　Linux具有獨特的內核模塊機制，它可以根據用戶的需要，實時地將某些模塊插入到內核中或者從內核中移走，并能根據嵌入式設備的個性需要量體裁衣。經裁減的Linux內核最小可達到150KB以下，尤其適合嵌入式領域中資源受限的實際情況。當前的2.6內核加入了許多嵌入式友好特性。
　　4．性能優異
　　Linux系統內核精簡、高效并且穩定，能夠充分發揮硬件的功能，因此它比其他操作系統的運行效率更高。在個人計算機上使用Linux，可以將它作為工作站。它也非常適合在嵌入式領域中應用，對比其他操作系統，它占用的資源更少，運行更穩定，速度更快。
　　5．良好的網絡支持
　　Linux是首先實現TCP/IP協議棧的操作系統，它的內核結構在網絡方面是非常完整的，并提供了對包括十兆位、百兆位及千兆位的以太網，還有無線網絡、Token ring（令牌環）和光纖甚至衛星的支持，這對現在依賴于網絡的嵌入式設備來說無疑是很好的選擇。
　　1.1.3 Linux發行版本
　　由于Linux屬于GNU系統，而這個系統采用GPL協議，并保證了源代碼的公開，于是眾多組織或公司在Linux內核源代碼的基礎上進行了一些必要的修改加工，然后再開發一些配套的軟件，并把它整合成一個自己的發布版Linux。除去非商業組織Debian開發的Debian GNU/Linux外，美國的Red Hat公司發行了Red Hat Linux，法國的Mandrake公司發行了Mandrake Linux，德國的SUSE公司發行了SUSE Linux，國內眾多公司也發行了中文版的Linux，如著名的紅旗Linux。Linux目前已經有超過250個發行版本。
　　下面僅對Red Hat、Debian、Mandrake等具有代表性的Linux發行版本進行介紹。
　　1．Red Hat
　　國內，乃至是全世界的Linux用戶最熟悉的發行版想必就是Red Hat了。Red Hat最早是由Bob Young和Marc Ewing在1995年創建的。目前Red Hat分為兩個系列：由Red Hat公司提供收費技術支持和更新的Red Hat Enterprise Linux（RHEL，Red Hat的企業版），以及由社區開發的免費的桌面版Fedora Core。
　　Red Hat企業版有3個版本——AS、ES和WS。AS是其中功能最為強大和完善的版本。而正統的桌面版Red Hat版本更新早已停止，最后一版是Red Hat 9.0。本書就以穩定性高的RHEL AS作為安裝實例進行講解。
　　官方主頁：http://www.redhat.com/。
　　2．Debian
　　之所以把Debian單獨列出，是因為Debian GNU/Linux是一個非常特殊的版本。在1993年，伊恩·默多克（Ian Murdock）發起Debian計劃，它的開發模式和 Linux 及其他開放性源代碼操作系統的精神一樣，都是由超過800位志愿者通過互聯網合作開發而成的。一直以來，Debian GNU/Linux被認為是最正宗的Linux發行版本，而且它是一個完全免費、高質量的且與UNIX兼容的操作系統。
　　Debian系統分為3個版本，分別為穩定版（Stable）、測試版（Testing）和不穩定版（Unstable）。每次發布的版本都是穩定版，而測試版在經過一段時間的測試證明沒有問題后會成為新的穩定版。Debian擁有超過8710種不同的軟件，每一種軟件都是自由的，而且有非常方便的升級安裝指令，基本囊括了用戶的所有需要。Debian也是最受歡迎的嵌入式Linux之一。
　　官方主頁：http://www.debian.org/。
　　3．國內的發行版本及其他
　　目前國內的紅旗、新華等都發行了自己的Linux版本。
　　除了前面所提到的這些版本外，業界還存在著諸如gentoo、LFS等適合專業人士使用的版本。在此不做介紹，有興趣的讀者可以自行查找相關的資料做進一步的了解。
　　1.1.4 如何學習Linux
　　正如人們常說的“實踐出真知”，學習Linux的過程也一樣。只有通過大量的動手實踐才能真正地領會Linux的精髓，才能迅速掌握在Linux上的應用開發，相信有編程語言經驗的讀者一定會認同這一點。因此，在本書中筆者安排了大量的實驗環節和課后實踐環節，希望讀者盡可能多參與。
　　另外要指出的是，互聯網也是一個很好的學習工具，一定要充分地加以利用。正如編程一樣，實踐的過程中總會出現多種多樣的問題，筆者在寫作的過程當中會盡可能地考慮可能出現的問題，但限于篇幅和讀者的實際情況，不可能考慮到所有可能出現的問題，所以希望讀者能充分利用互聯網這一共享的天空，在其中尋找答案。
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