網絡計算機中嵌入式Linux體系結構的研究

摘要：隨著網絡計算機的日益普及，計算機網絡已經應用到各行各業之中，特別是伴隨著互聯網行業的發展，網絡及與其相關的技術也隨之發展起來?，F階段，我國在計算機領域的核心技術，大多都是從國外引進的，這也就使我國的信息安全面臨著嚴重的威脅。而網絡計算機的出現恰好為我國在計算機領域的自主發展創造了機會，使計算機產業擺脫受國外的限制，維護國家信息安全。本文將從嵌入式Linux入手，依據層次化的方法提出嵌入式的Linux體系結構。通過這種系統的劃分令各操作系統的功能單一化，降低開放各應用軟件的難度。并且，依托Linux下的開源軟件實現嵌入式的Linux操作系統。最后對帶有Linux的網絡計算機系統進行測試，使其在性價比方面與同類產品相比占有優勢。

關鍵詞：網絡計算機；嵌入式Linux；體系結構

中圖分類號：TP316.2文獻標識碼：A文章編號：1674-7712 (2014) 08-0000-01

一、引言

網絡計算機這一名詞，在二十世紀九十年代最早出現。它是在高速的網絡環境下，令網絡的主設備與客戶終端相結合的計算設備。同時，它可以借助網絡技術，提供各種并行/串行、實時/非實時、分布/集中的處理和計算。網絡計算機可以降低硬件設備的成本，具有較高的可靠性和安全性，并且容易操作，可以對數據進行集中管理和運算。在目前的網絡計算機有WBT模式、X-終端模式、B/S模式、Linux本地模式四種模式，其中，嵌入式Linux會減少服務器的運算，使整個計算機系統的存儲更為合理。

二、網絡計算機中嵌入式Linux體系結構

依據層次化的方法理念，并吸收借鑒在Linux系統現階段取得的成果，分析整理出一種適合網絡計算機的嵌入式Linux體系結構。

（一）硬件抽象層

在操作系統中，有一組和硬件相關的方法、數據結構及宏，根據其自身所具有的特點，并借助中央處理器所提供的硬件訪問的指令，使硬件設備實現數據的傳輸、接受和控制功能。這一層為內核層提供具有抽象邏輯的硬件設備。

（二）嵌入式 Linux 內核層

這一層主要提供進程管理，由Linux裁減內核而成。并且使設備管理獨立于內存管理、進程間通信、指定硬件部分及內存管理等功能。這層在對硬件相關事務進行處理時，或者對標注數據結構進行直接訪問，或者使用硬件抽象層所提供的宏或方法。

（三）應用程序接口，對Linux 內核提供 API 的擴展

這一層通過功能全面且強大的函數擴展庫，利用動態鏈接的技術來共享函數數據庫的代碼，是上層構建的開發運行環境更為簡單、更為通用。

（四）中間軟件支撐層

這一層包含各個種類通用的基礎軟件，以便為一些應用需求提供更高層面的支撐。

（五）應用軟件

這一層在支撐層的基礎上，對各種網絡計算機實現應用。通過劃分操作系統的系統結構，使操作系統的各部分更加細化，功能也更加單一化，大大降低了網絡計算機中開發應用軟件的難度。

三、網絡計算機中嵌入式Linux的實現

在已經建構的系統體系結構的基礎上，并憑借豐富的Linux開源項目，令整個操作系統得到實現。

（一）硬件抽象層

這一層這要為網絡計算機中的硬件提供驅動支持，主要包括Loopback設備、網卡、RAM盤、USB存儲設備、SCSI設備、支持 IDE 硬盤、smb網絡文件系統等。

（二）內核部分

這部分主要把Linux 內核 2.4.18-14 作為基礎，根據網絡計算機所具有的特點來進行與之相符的裁剪和修改。因為NC本地的存儲設備很少，所以不需要通過虛擬存儲器來運行管理機制，只須修改相關的代碼即可。

（三）應用程序的接口層

在這一層，系統應用了符合GNU標準的C語言數據庫。這個數據庫幾乎可以包括其他版本中的C語言庫中的全部函數，并遵循ISOC、ANSI C、POSIX 等標準。在網絡計算機系統中，通過對Linux的函數庫進行裁剪，可以實現網絡計算機的嵌入式系統的API層。這樣，這樣計算機中的大部分應用軟件便可以移植到網絡計算機中，甚至有的可以不需要重新編譯即可。這樣通過共同分享API層中的各種函數庫，令網絡計算機中的存儲消耗大大地降低。

（四）中間軟件支撐層

由于現代軟件的情況日趨復雜，代碼的重用率很高，如果想要在網絡計算機系統中實現對PC軟件的兼容，還需要借助GUI、Java 虛擬機等基礎軟件。在NC的嵌入式系統中加入起支撐作用的中間軟件，從而使應用軟件所受到的之詞力度得到大大的提高。

（五）應用軟件

正因為API與中間軟件的支持，降低了應用軟件的開發難度，一些PC程序可直接在網絡計算機系統中運行瀏覽器、PDF 閱讀器等應用程序。

通過上述步驟，可以實現NC中的嵌入式Linux體系結構。

四、對系統進行的測試

由于在網絡計算機中的所有操作中，媒體播放器的要求最高，所以把媒體播放器為對象，對服務器的性能進行測試。通過對測試結果的分析可知，在網絡計算機處于本地工作的模式對媒體資源進行播放，可以減少對中央處理器和內存資源的消耗。即使在PC機的配置很低的情況下，這個系統也能滿足網絡教室的需求。

五、結束語

總而言之，本文對網絡計算機的操作系統體系結構模型進行研究，實現了對整個系統的操作，在此基礎上，對于運行此系統的e-boat網絡計算機的對于媒體播放文件的測試。根據對測試數據的分析，這個系統的整體性能較高，網絡協同計算的能力也比較強。希望本文的探討，能夠對于中NC嵌入式Linux體系結構研究有所裨益。

參考文獻：

[1]陳蜀宇，曹俊勇，于渤.網絡計算機中嵌入式Linux體系結構的研究[J].計算機工程，2007(03).