《嵌入式 Linux 应用程序开发标准教程》
½者：华清远见
第
1
章
Linux
快速入门
本章目标
嵌入式
Linux
是以
Linux
为基础的操½系统，只有熟练½用
Linux
系统之后，
才½在嵌入式
Linux
开发领域得心应手。
通过本章的学习，
读者½够掌握如下内容。
½够独立安装
Linux
操½系统
½够熟练½用
Linux
系统的基本½令
认识
Linux
系统启动过程
½够独立在
Linux
系统中安装½件
½够独立设½
Linux
环境变量
½够独立定制
Linux
服务
1.1
嵌入式
Linux
基础
专业始于专注 卓识源于远见
自由开源½件在嵌入式应用上，受到青睐，Linux 日益成为主流的嵌入式操½系统之一。随着摩托½拉手
机
A760、IBM
智½型手表
WatchPad、夏普 PDA Zaurus
等一款款高性½“智½数码产品”的出现，以及
Motolola、三星、MontaVista、飞利浦、Nokia、IBM、SUN
等众多½际顶级巨头的加入，嵌入式
Linux
的
队伍越来越庞大了。目前，½外不少大学、研究机构和知名公司½加入了嵌入式
Linux
的开发工½，成熟
的嵌入式
Linux
产品不断涌现。
2004
年全球嵌入式
Linux
市场规模已达
9150
万美元，2005 年有
1.336
亿美元，2006 年有
1.653
亿美元，
2007
年达到
2.011
亿美元，每年平均增长
30%。
究竟是什么原因让嵌入式
Linux
系统发展如此迅速。业界½纳为三大原因︰第一，Linux 在嵌入式系统所
需的实时性、电源管理等核心技术不断发展；第二，½际标准组织（如
OSDL、CELF
等）持续建立嵌入
式
Linux
相关标准，有效解决版本分歧与兼容性问题；第三，业界主导组织、开发厂商等不断推出嵌入式
Linux
相关开发工具、维护系统。
嵌入式
Linux
以年费订阅方式为主，与其他的以产品利润为收入方式的嵌入式系统不同，弹性的捆绑销售
策略，助其成功地逐年提高市场占有率，从
2004
年的
46.8%扩大到 2007
年的
56.4%。
½际有名的嵌入式
Linux
操½系统提供商
Montavista，收购了 PalmSource
的爱可信和奇趣科技等，加强了
对中½市场的投入，并在整个嵌入式操½系统市场中，占据了重要地½。而嵌入式操½系统的领先厂商，
也改变了原来的单一产品路线，开始推出自己的
Linux
½件产品，实现“两条腿走路”
。½内的嵌入式½件
厂商也以
Linux
为突破口，纷纷开发各种基于
Linux
的操½系统产品。这些嵌入式
Linux
厂商已经½成了
一个不容½视的群½。
以下就从
Linux
开始，一层层揭开嵌入式
Linux
的面纱。
1.1.1
Linux
发展概述
简单地说，Linux 是指一套免费½用和自由传播的类
UNIX
操½系统。人们通常所说的
Linux
是
Linus
Torvalds
所写的
Linux
操½系统内核。
½时的
Linus
还是芬兰赫尔辛基大学的一名学生，他主修的课程中有一门课是操½系统，而且这门课是专
门研究程序的设计和执行。最后这门课程提供了一种称为
Minix
的初期
UNIX
系统。Minix 是一款仅为教
学而设计的操½系统，而且功½有限。因此，和
Minix
的众多½用者一样，Linus 也希望½给它添加一些
功½。
在之后的几个月里，Linus 根据实际的需要编写了磁盘驱动程序以便下½½访问新闻组的文件，又编写了个
文件系统以便½够阅读
Minix
文件系统中的文件。这样，
“½½有了任务切换，有了文件系统和设备驱动
程序后，这就是
UNIX，或者至少是其内核。
。于是，0.0.1 版本的
Linux
就诞生了。
”
Linus
从一开始就决定自由传播
Linux，他把源代码发布在½上，于是，众多的爱½者和程序员也½通过互
联½加入到
Linux
的内核开发工½中。
这个思想与
FSF
（Free
Software Foundation）
资助发起的
GNU
（GNU’s
Not UNIX）的自由½件精神不谋而合。
GNU
是为了推广自由½件的精神以实现一个自由的操½系统，然后从应用程序开始，实现其内核。
而½时
Linux
的优良性½备受
GNU
的赏识，于是
GNU
就决定采用
Linus
及其开发者的内核。在他
们的共同努力下，
Linux
这个完整的操½系统诞生了。
其中的程序开发共同遵守
General Public License
（GPL）协议，这是最开放也是最严格的许可协议方式，这个协议规定了源码必须可以无偿的获取并
且修改。因此，从严格意义上说，Linux 应该叫做
GNU/Linux，其中许多重要的工具如 gcc、gdb、
make、emacs
等½是
GNU
贡献的。
这个“婴儿版”的操½系统以平均两星期更新一次的速度迅速成长，如今的
Linux
已经有超过
250
种发行
版本，且可以支持所有½系结构的处理器，如
X86、PowerPC、ARM、Xscale
等，也可以支持带
MMU
或
不带
MMU
的处理器。到目前为止，它的内核版本也已经从原先的
0.0.1
发展到现在的
2.6.xx。
自由½件（free
software）中的 free
并不是指免费，而是指自由。它赋予½用
小
知
者
4
种自由。
自由之
1：有½用½件的自由。
‐ 2 ‐
专业始于专注 卓识源于远见
识
有研究该½件如½运½的自由，
并且得以改写该½件来满足½用
自由之
2：
者自身的需求。取得该½件的源码是达成此目的前提。
有重新散布该½件的自由，
所以每个人½可以藉由散布自由½件
自由之
3：
来敦亲睦邻。
自由之
4：有改善再利用该½件的自由，并且可以发表改写版供公众½用，
如此一来，整个社群½可以受惠。取得该½件的源码是达成此目的前提。
GPL：GPL
协议是
GNU
组织、维护的一种版权协议，遵守这个协议的½件
可以自由地获取、查看、½用其源代码。GPL 协议是整个开源世界的精神
基础。
Linux
的内核版本号：
Linux
内核版本号格式是
x.y.zz-www，数字 x
代表版本类型，数字
y
为偶数时
是稳定版本，为奇数时是开发版本，如
2.0.40
为稳定版本，2.3.41 为开发版本，
测试版本为
3
个数字加上测试号，如
2.4.12-rc1。最新的 Linux
内核版本可从
http://www.kernel.org
上获得。
1.1.2
Linux
½为嵌入式操½系统的优势
从
Linux
系统的发展过程可以看出，Linux 从最开始就是一个开放的系统，并且它始终遵循着源代码开放
的原则，它是一个成熟而稳定的½络操½系统，½为嵌入式操½系统有如下优势。
1．½成本开发系统
Linux
的源码开放性允许任½人获取并修改
Linux
的源码。这样一方面大大降½了开发的成本，另一方面
又可以提高开发产品的效率。并且还可以在
Linux
社区中获得支持，用户只需向邮件列表发一封邮件，即
可获得½者的支持。
2．可应用于多种硬件平台
Linux
可支持
X86、PowerPC、ARM、Xscale、MIPS、SH、68K、Alpha、Sparc
等多种½系结构，并且已
经被移植到多种硬件平台。这对于经费、时间受限制的研究与开发项目是很有吸引力的。Linux 采用一个
统一的框架对硬件进行管理，同时从一个硬件平台到另一个硬件平台的改动与上层应用无关。
3．可定制的内核
Linux
具有独特的内核模块机制，它可以根据用户的需要，实时地将某些模块插入到内核中或者从内
核中移走，并½根据嵌入式设备的个性需要量½裁衣。经裁减的
Linux
内核最小可达到
150KB
以下，
尤其适合嵌入式领域中资源受限的实际情况。½前的
2.6
内核加入了许多嵌入式友½特性。
4．性½优异
‐ 3 ‐
专业始于专注 卓识源于远见
Linux
系统内核精简、高效并且稳定，½够充分发挥硬件的功½，因此它比其他操½系统的运行效率
更高。在个人计算机上½用
Linux，可以将它½为工½站。它也非常适合在嵌入式领域中应用，对比
其他操½系统，它占用的资源更少，运行更稳定，速度更快。
5．良½的½络支持
Linux
是首先实现
TCP/IP
协议栈的操½系统，它的内核结构在½络方面是非常完整的，并提供了对包括十
兆½、百兆½及千兆½的以太½，还有无线½络、Token
ring（令牌环）和光纤甚至卫星的支持，这对现在
依赖于½络的嵌入式设备来说无疑是很½的选择。
1.1.3
Linux
发行版本
由于
Linux
属于
GNU
系统，而这个系统采用
GPL
协议，并保证了源代码的公开，于是众多组织或公司在
Linux
内核源代码的基础上进行了一些必要的修改加工，然后再开发一些配套的½件，并把它整合成一个
自己的发布版
Linux。除去非商业组织 Debian
开发的
Debian GNU/Linux
外，美½的
Red Hat
公司发行了
Red Hat Linux，法½的 Mandrake
公司发行了
Mandrake Linux，德½的 SUSE
公司发行了
SUSE Linux，½
内众多公司也发行了中文版的
Linux，如著名的红旗 Linux。Linux
目前已经有超过
250
个发行版本。
下面仅对
Red Hat、Debian、Mandrake
等具有代表性的
Linux
发行版本进行介绍。
1．Red Hat
½内，乃至是全世界的
Linux
用户最熟悉的发行版想必就是
Red Hat
了。Red
Hat
最早是由
Bob Young
和
Marc Ewing
在
1995
年创建的。目前
Red Hat
分为两个系列：由
Red Hat
公司提供收费技术支持和更新的
Red Hat Enterprise Linux（RHEL，Red Hat
的企业版）
，以及由社区开发的免费的桌面版
Fedora Core。
Red Hat
企业版有
3
个版本——AS、ES 和
WS。AS
是其中功½最为强大和完善的版本。而正统的桌面版
Red Hat
版本更新早已停止，最后一版是
Red Hat 9.0。本书就以稳定性高的 RHEL AS
½为安装实例进行讲
解。
官方主页：http://www.redhat.com/。
2．Debian
之所以把
Debian
单独列出，是因为
Debian GNU/Linux
是一个非常特殊的版本。在
1993
年，伊恩·默多克
（Ian
Murdock）发起 Debian
计划，它的开发模式和
Linux
及其他开放性源代码操½系统的精神一样，½
是由超过
800
½志愿者通过互联½合½开发而成的。
一直以来，
Debian GNU/Linux
被认为是最正宗的
Linux
发行版本，而且它是一个完全免费、高质量的且与
UNIX
兼容的操½系统。
Debian
系统分为
3
个版本，分别为稳定版（Stable）
、测试版（Testing）和不稳定版（Unstable）
。每次发布
的版本½是稳定版，而测试版在经过一段时间的测试证明没有问题后会成为新的稳定版。Debian 拥有超过
8710
种不同的½件，每一种½件½是自由的，而且有非常方便的升级安装指令，基本囊括了用户的所有需
要。Debian 也是最受欢迎的嵌入式
Linux
之一。
官方主页：http://www.debian.org/。
3．½内的发行版本及其他
‐ 4 ‐
专业始于专注 卓识源于远见
目前½内的红旗、新华等½发行了自己的
Linux
版本。
除了前面所提到的这些版本外，业界还存在着诸如
gentoo、LFS
等适合专业人士½用的版本。在此不做介
绍，有兴趣的读者可以自行查找相关的资料做进一步的了解。
1.1.4
如½学习
Linux
正如人们常说的
“实践出真知” 学习
Linux
的过程也一样。
，
只有通过大量的动手实践才½真正地领会
Linux
的精髓，才½迅速掌握在
Linux
上的应用开发，相信有编程语言经验的读者一定会认同这一点。因此，在
本书中笔者安排了大量的实验环节和课后实践环节，希望读者½可½多参与。
另外要指出的是，互联½也是一个很½的学习工具，一定要充分地加以利用。正如编程一样，实践的过程中总
会出现多种多样的问题，笔者在写½的过程½中会½可½地考虑可½出现的问题，½限于篇幅和读者的实际情
况，不可½考虑到所有可½出现的问题，所以希望读者½充分利用互联½这一共享的天空，在其中寻找答案。
以下列出了½内的一些
Linux
论坛：
http://www.linuxfans.org
http://www.linuxforum.net/
http://www.linuxeden.com/forum/
http://www.newsmth.net
1.2
Linux
安装
有了一个初步的了解后，读者是否想亲自试一下？其实安装
Linux
是一件很容易的事情，不过在开始安装
之前，还需要了解一下在
Linux
安装过程中可½遇到的一些基本知识以及它与
Windows
的区别。
1.2.1
基础概念
1．文件系统、分区和挂½½
文件系统是指操½系统中与管理文件有关的½件和数据。Linux 的文件系统和
Windows
中的文件系统有很
大的区别，Windows 文件系统是以驱动器的盘符为基础的，而且每一个目½与相应的分区对应，例如
“E:\workplace”是指此文件在
E
盘这个分区下。而
Linux
恰½相反，文件系统是一棵文件树，且它的所有
文件和外部设备
（如硬盘、
光驱等）
½是以文件的½式挂在这个文件树上，
例如
“/usr/local” 对于
Windows
。
而言，就是指所有分区½是在一些目½下。总之，在
Windows
下，目½结构属于分区；Linux 下，分区属
于目½结构。其关系如图
1.1
和图
1.2
所示。
图
1.1
Linux
下目½与分区关系
图
1.2 Windows
下目½与分区关系图
因此，在
Linux
中把每一个分区和某一个目½对应，以后再对这个目½的操½就是对这个分区的操½，这
样就实现了硬件管理手段和½件目½管理手段的统一。这个把分区和目½对应的过程叫做挂½½（Mount）
，
而这个挂½½在文件树中的½½就是挂½½点。这种对应关系可以由用户随时中断和改变。
想一想
Linux
文件系统的挂½½特性给用户½带来怎样的½处呢？
‐ 5 ‐
安森美和安富利物联网创新设计大赛
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