linux

Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統，是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統。它能運行主要的UNIX工具軟件、應用程序和網絡協議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了Unix以網絡為核心的設計思想，是一個性能穩定的多用戶網絡操作系統。

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間)。Linux存在著許多不同的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。嚴格來講，

Linux這個詞本身只表示Linux內核，但實際上人們已經習慣了用Linux來形容整個基于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“微控制器領域中的Linux系統”，是Lineo公司的主打產品，同時也是開放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標處理器沒有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit)的嵌入式系統而設計的。它已經被成功地移植到了很多平臺上。由于沒有MMU，其多任務的實現需要一定技巧。

Linux是一種很受歡迎的操作系統，它與UNIX系統兼容，開放源代碼。它原本被設計為桌面系統，現在廣泛應用于服務器領域。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生的。在uClinux這個英文單詞中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“針對微控制領域而設計的Linux系統”。

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

uclinux和linux的區別

對uCLinux來說，其設計針對沒有MMU的處理器，不能使用處理器的虛擬內存管理技術。uCLinux仍然采用存儲器的分頁管理，系統在啟動時把實際存儲器進行分頁。在加載應用程序時程序分頁加載。但是由于沒有MMU管理，所以實際上uCLinux采用實存儲器管理策略。uCLinux系統對于內存的訪問是直接的，所有程序中訪問的地址都是實際的物理地址。操作系統對內存空間沒有保護，各個進程實際上共享一個運行空間。一個進程在執行前，系統必須為進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。

沒有內存保護(Memory ProtecTIon)的操作會導致這樣的結果：即使由無特權的進程來調用一個無效指針，也會觸發一個地址錯誤，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，并深入測試來確保健壯性和安全。

由內核所加載的進程必須能夠獨立運行，與它們在內存中的位置無關。實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;另一種辦法是產生只使用相對尋址的代碼(稱為“位置無關代碼”，PosiTIon Independent Code，簡稱PIC)。uClinux對這兩種模式都支持。

ELF可以生成一種特殊的代碼——與位置無關的代碼(posiTIon-independent code，PIC)。用戶對gcc使用-fPIC指示GNU編譯系統生成PIC代碼。它是實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程中動態鏈接共享庫。

PIC的實現運用了一個事實，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與代碼段和數據段的絕對存儲器位置無關的常量。因此，編譯器在數據段開始的地方創建了一個表.叫做全局偏移量表(global offset table.GOT)。GOT包含每個被這個目標模塊引用的全局數據目標的表目。編譯器還為GOT中每個表目生成一個重定位記錄。在加載時，動態鏈接器會重定位GOT中的每個表目，使得它包含正確的絕對地址。PIC代碼在代碼中實現通過GOT間接的引用每個全局變量，這樣，代碼中本來簡單的數據引用就變得復雜，必須加入得到GOT適當表目內容的指令。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銷大。

經常動態的內存分配會造成內存碎片，并可能耗盡系統的資源。對于使用了動態內存分配的那些應用程序來說，增強健壯性的一種辦法是用預分配緩沖區池(Preallocated buffer pool)的辦法來取代malloc()調用。由于uclinux中不使用虛擬內存，進出內存的頁面交換也沒有實現，因為不能保證頁面會被加載到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有fork()和brk()系統調用。 調用fork()將復制出進程來創建一個子進程。在Linux下，fork()是使用copy-on-write頁面來實現的。由于沒有MMU，uclinux不能完整、可靠地復制一個進程，也沒有對copy-on-write的存取。為了彌補這一缺陷，uClinux實現了vfork()，當父進程調用vfork()來創建子進程時，兩個進程共享它們的全部內存空間，包括堆棧。子進程要么代替父進程執行(此時父進程已經sleep)直到子進程調用exiTI()退出，要么調用exec()執行一個新的進程，這個時候將產生可執行文件的加載。即使這個進程只是父進程的拷貝，這個過程也不能避免。當子進程執行exit()或exec()后，子進程使用wakeup把父進程喚醒，父進程繼續往下執行。

uClinux 既沒有自動生長的堆棧，也沒有brk()函數，這樣，用戶空間的程序必須使用mmap() 命令來分配內存。為了方便，在uclinux的C語言庫中所實現的malloc()實質上就是一個mmap()。在編譯時，可以指定程序的堆棧大小。

總結：在應用程序移植到uClinux，以及自己寫代碼的過程中，我們將始終圍繞這幾個特性來做：

1， 在configure時，如果可能則需要在configure時，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。

關鍵詞： uClinux Linux cpu