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這篇文章主要講解了“uclinux和linux的區別有哪些”,文中的講解內容簡單清晰,易于學習與理解,下面請大家跟著小編的思路慢慢深入,一起來研究和學習“uclinux和linux的區別有哪些”吧!
區別:1、uclinux采用存儲器的分頁管理,linux采用虛擬內存管理;2、uclinux沒有fork系統調用,使用vfork,而linux使用fork系統調用;3、uclinux不能運行時增加進程棧,linux可以在運行時增加進程棧。
本教程操作環境:linux7.3系統、Dell G3電腦。
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與linux區別
沒有虛存管理
不能運行時增加進程棧
不支持分頁
可執行程序不是elf, 而是flat
不能用fork, 而是用vfork
RAMDISK
uClinux是針對控制領域的嵌入式linux操作系統,它從Linux 2.0/2.4內核派生而來,沿襲了主流Linux的絕大部分特性。
適合不具備內存管理單元(MMU)的微處理器/微控制器。沒有MMU支持是 uClinux與主流Linux的基本差異。
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。
對于普通的Linux來說,需要運行不同的用戶程序,如果沒有內存保護將大大降低系統的安全性和可*性;然而對于嵌入式uClinux系統而言,由 于所運行的程序往往是在出廠前已經固化的,不存在危害系統安全的程序侵入的隱患,因此只要應用程序經過較完整的測試,出現問題的概率就可以控制在有限的范 圍內。
沒有虛擬內存(Virtual Memory)主要導致下面幾個后果:
首先,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。
其次,要解決在扁平(flat)的內存模型中的內存分配和釋放問題。非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。在普通計算機上,操作系統允 許應用程序使用比物理內存(RAM)更大的內存空間,這往往是通過在硬盤上設立交換分區來實現的。但是,在嵌入式系統中,通常都用FLASH存儲器來代替 硬盤,很難高效地實現內存頁面交換的存取,因此,對運行的應用程序都限制其可分配空間不大于系統的RAM空間。
多任務并沒有受影響。哪些舊式的、廣泛使用fork()的網絡后臺程序(daemon)的確是需要修改的。由于子進程運行在和父進程同樣的地 址空間內,在一些情況下,也需要修改兩個進程的行為。
很多現代的程序依賴子進程來執行基本任務,使得即時在進程負載很重時,系統仍可以保持一種“可交互”的狀態,這些程序可能需要實質上的修改來在 uClinux下完成同樣的任務。如果一個關鍵的應用程序非常依賴這樣的結構,那就不得不對它重新編寫了。
假設有一個簡單的網絡后臺程序(daemon),大量使用了fork()。這個daemon總監聽一個知名端口(或套接字)等待網絡客戶端來連接。 當客戶端連接時,這個daemon給它一個新的連接信息(新的socket編號),并調用fork()。子進程接下來就會和客戶端在新的socket上進 行連接,而父進程被釋放,可以繼續監聽新的連接。
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。
最后,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*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。
通用架構的內核變化:
在uCLinux的發布中,/linux/mmnommu目錄取代了/linux/mm目錄.前者是修改后的內存管理子系統 被修改,去除了MMU的硬件依賴,并在內核軟件自身提供基本的內管理函數.
很多子系統需要重新修改,添加或重寫.內核和用戶內存分配及釋放進程 必須重新實現,對透明交互/頁面調度的支持也被去除. 內核中,加入了支持"內核無關代碼(PIC)"的程序支持模塊,并使用了新的二進制目標代碼 格式,稱扁平格式,用來支持PIC(有非常緊湊的頭部).
內核也提供了支持ELF格式的程序加載模塊,用來支持使用固定基準地址的可執行程序.兩種模式各 有利弊,傳統的PIC運行快,代碼緊湊,但有代碼大小限制.例如Motorola 68K架構的16位相對跳轉限制了PIC程序不能超過32KB大小,而采用運行期固定基準地址的方法上市的程序代碼沒有了大小限制,但當陳旭被內核加載后 導致了較多的系統開銷.對于內核開發者來說,uCLinux基本上與Linux沒有區別,唯一的區別就是不能利用MMU提供的內存管理.實際上這對內核并 沒有影響. Linux下所有標準的可執行文件的格式在uCLinux并不被支持,因為這些格式也用到了虛擬內存的一些功能.uCLinux使用的 是另外一種扁平格式.扁平格式是一種簡潔高效的可執行文件格式,它值包含可執行的代碼和數據,還有一些把可執行文件加載到內存任意位置所需要的可重定位的 信息.
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。
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