基于Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程方法研究

陳博宇

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的迅速進(jìn)步，人們的生活越來(lái)越依賴(lài)于科技的應(yīng)用，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用。本文著重對(duì)于Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹并且對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析，研究其網(wǎng)絡(luò)編程的方法，讓人們對(duì)于Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)有一個(gè)更加全面、詳細(xì)、客觀(guān)的了解，同時(shí)也希望Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加快速的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善。

關(guān)鍵詞：Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)； 網(wǎng)絡(luò)編程

一. 前言

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們不僅對(duì)于科技產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，而且對(duì)于新科技的關(guān)注度也與日俱增。

提到Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，大部分人可能都會(huì)覺(jué)得有些陌生，對(duì)其并不是十分的熟悉。但是Linux的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在人們的實(shí)際生活中發(fā)揮出了很大的作用，而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，相關(guān)企業(yè)對(duì)其投入的研發(fā)資金不斷增加，Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也處于不斷地發(fā)展與完善之中，更好的適應(yīng)人們的需求，也正是因?yàn)槿绱?，Linux操作系統(tǒng)的功能不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大，而且在目前的市場(chǎng)之中，也具有一定的市場(chǎng)份額，且市場(chǎng)份額仍處于快速的增加與擴(kuò)大之中。[1]

顧名思義，Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域就包括兩個(gè)，一個(gè)是嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，一個(gè)是服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用。雖然僅僅有兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，看似十分狹小，但是實(shí)際上Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)相當(dāng)廣泛了。[2]Linux是使用類(lèi)的UNIX系統(tǒng)之一，不僅能夠在個(gè)人計(jì)算機(jī)上發(fā)揮出極大的作用，例如INTEL、AMD等系列的個(gè)人計(jì)算機(jī)，而且在許多的工作站級(jí)的電腦中也能夠發(fā)揮出相當(dāng)大的作用。

二. Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的定義與Linux操作系統(tǒng)概述

（一）嵌入式Linux操作系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，是科技史上一個(gè)非常重要的進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)所構(gòu)建起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其構(gòu)成基礎(chǔ)還包括有半導(dǎo)體技術(shù)以及電子技術(shù)，甚至還要與各個(gè)行業(yè)的具體技術(shù)相結(jié)合，這樣所構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)才能夠滿(mǎn)足多種多樣的需要與各個(gè)行業(yè)的具體需求。詳細(xì)的對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)定義，可以把它理解成為如下所說(shuō)的內(nèi)涵：嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為來(lái)源根基、軟硬件可兼采、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能等嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。[3]

通過(guò)以上對(duì)嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)定義，不僅讓我們更加了解嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)涵，而且也讓我們對(duì)于嵌入式的Linux操作系統(tǒng)有了一個(gè)簡(jiǎn)單、概括性的了解，為我們接下來(lái)的深入了解奠定一個(gè)較好的基礎(chǔ)。嵌入式linux操作系統(tǒng)是指小型化的Linux，其實(shí)現(xiàn)小型化的方式是通過(guò)裁剪，這樣一來(lái)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在存儲(chǔ)器和單片機(jī)中的固化保存，而且是應(yīng)用于必定嵌入式局面的，特用的Linux操作系統(tǒng)類(lèi)型。[4]

（二）Linux嵌入式系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相比所具有的特點(diǎn)

簡(jiǎn)單的從定義來(lái)認(rèn)識(shí)Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的，通過(guò)Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與其他操作系統(tǒng)的 對(duì)比，我們可以歸納出Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)更為詳細(xì)、全面、客觀(guān)的認(rèn)識(shí)。

Linux嵌入式系統(tǒng)相對(duì)于其他操作系統(tǒng)有如下幾方面的特點(diǎn)：

（1）Linux系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與其他系統(tǒng)之間的相互兼容[5]

尤其是與Unix系統(tǒng)相比，Linux系統(tǒng)不僅能夠與其實(shí)現(xiàn)相互之間的兼容，而且Unix系統(tǒng)的大多數(shù)特征，甚至可以說(shuō)是所有特征，Linux系統(tǒng)都是擁有的，如此一來(lái)，Linux系統(tǒng)的優(yōu)越性就大大的體現(xiàn)了出來(lái)。除此之外，Linux系統(tǒng)相對(duì)于Unix系統(tǒng)更加適合國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)際上的互通互用。

（2）Linux系統(tǒng)有著更加自由的軟件與開(kāi)放的源代碼

相對(duì)于其他的操作系統(tǒng)而言，Linux系統(tǒng)從最開(kāi)始的研發(fā)到最終的投入使用，都與Gnu項(xiàng)目緊密的聯(lián)系在一起，甚至可以說(shuō)，Linux系統(tǒng)的建立離不開(kāi)Gnu項(xiàng)目，正是Gnu項(xiàng)目為L(zhǎng)inux系統(tǒng)提供了相當(dāng)重要的組成部分，Linux系統(tǒng)的某些重要組成部分甚至直接是來(lái)自于Gnu項(xiàng)目的。在這樣的良好前提下，只要人們能夠遵守GPL的相關(guān)條款與規(guī)定，那么對(duì)于Linux的源代碼，無(wú)論是哪個(gè)地區(qū)、任何國(guó)家的任何人，都能夠自由且便利的加以使用。[6]

（3）Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能更高、安全性更強(qiáng)

Linux系統(tǒng)所支持的因特網(wǎng)協(xié)議多種多樣，包括了所有的標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議，Linux系統(tǒng)都是加以支持的。因此在Linux操作系統(tǒng)中，不僅包含了網(wǎng)絡(luò)管理及服務(wù)的各種工具，而且這些網(wǎng)絡(luò)管理、服務(wù)的工具數(shù)量也是非?？捎^(guān)的，利用這些高效、功能多樣的工具，不僅能讓Linux系統(tǒng)能夠提供更多種多樣，各種類(lèi)型的高性能服務(wù)，而且也可以利用這些工具建立起更加高效的防火墻、工作站等多種安全防護(hù)功能。

（4）Linux系統(tǒng)所支持的硬件平臺(tái)更廣

Linux系統(tǒng)所支持的硬件平臺(tái)相對(duì)于其他操作系統(tǒng)而言更加的多樣化與豐富化，支持多種處理器，為不同處理器的應(yīng)用系統(tǒng)都能夠提供很好的支持。[7]

（三）Linux操作系統(tǒng)存在的不足——實(shí)時(shí)性不足

由于Linux系統(tǒng)對(duì)于CPU時(shí)間的調(diào)度是通過(guò)一個(gè)較為特殊的模式進(jìn)行的，由此所導(dǎo)致了Linux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)時(shí)性不足。Linux系統(tǒng)通過(guò)對(duì)固定的時(shí)間片進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU時(shí)間的調(diào)度，這樣一來(lái)，在調(diào)度過(guò)程中就產(chǎn)生了一個(gè)相對(duì)較久的時(shí)間差。而Linux操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不足主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：

（1）在大多數(shù)的操作系統(tǒng)內(nèi)核中，系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)于內(nèi)核的使用往往采取搶占式的方式，因此效率更高，而且能夠更好的保障各種進(jìn)程的優(yōu)先等級(jí)。然而在Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核中，并不是這樣的，因此在普通進(jìn)程的運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)程的優(yōu)先等級(jí)反而不如普通進(jìn)程的優(yōu)先等級(jí)高。而且由于在實(shí)時(shí)調(diào)度中，Linux嵌入式系統(tǒng)所設(shè)置的策略較為特殊，運(yùn)用的是RR和FIFO算法，因此不能夠完全的、嚴(yán)格的保證實(shí)時(shí)進(jìn)程能夠擁有較高的優(yōu)先等級(jí)，更不能保證這些擁有較高優(yōu)先等級(jí)的實(shí)時(shí)進(jìn)行能夠優(yōu)于普通進(jìn)程的進(jìn)行。[8]endprint

（2）在Linux嵌入式系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)其他的操作系統(tǒng)而言比較久，因此對(duì)于一些對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求比較嚴(yán)格，需要極短的響應(yīng)時(shí)間的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，Linux嵌入式系統(tǒng)是無(wú)能無(wú)力的。

（3）在Linux嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核中，進(jìn)程不是始終保持著通暢且連續(xù)的，甚至經(jīng)常發(fā)生中斷關(guān)閉的現(xiàn)象。[9]

（四）Linux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程相關(guān)

Linux嵌入式系統(tǒng)具有非常多且非常優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，毫不夸張的講，Linux嵌入式系統(tǒng)甚至是優(yōu)于大部分的操作系統(tǒng)的，尤其是在通訊和網(wǎng)絡(luò)功能兩個(gè)方面。但是不可否認(rèn)的是，在Linux系統(tǒng)中還存在的許多的不安全因素。[10]

在Linux嵌入式系統(tǒng)中存在的不安全因素主要是由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理不當(dāng)而造成的，由于系統(tǒng)漏洞而造成的系統(tǒng)被非法入侵的因素可謂是少之又少。[11]在我們?nèi)粘５挠?jì)算機(jī)安全中，常見(jiàn)的安全漏洞主要包括有特洛伊木馬程序、特權(quán)軟件的安全漏洞、研究源代碼的漏洞以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)和數(shù)據(jù)截取。

三.結(jié)論

相對(duì)于許多的操作系統(tǒng)而言，Linux系統(tǒng)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，而且Linux嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)方面而言，內(nèi)核結(jié)構(gòu)是非常完善的，這為L(zhǎng)inux嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。而且Linux操作系統(tǒng)能夠在統(tǒng)一的套接字接口socket下，使系統(tǒng)支持多種類(lèi)型的套接字地址簇，這不僅為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的的編程以及應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)通信提供了極大的便利與方便，這更是為L(zhǎng)inux嵌入式系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)一步拓寬使用與銷(xiāo)售市場(chǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)，提供了方便的條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]李艷華. 基于LINUX的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].中南林業(yè)科技大學(xué)，2015.

[2]李政. 基于Zigbee智能網(wǎng)關(guān)的開(kāi)發(fā)[D].北方工業(yè)大學(xué)，2014.

[3]龐天聰. 基于Linux的網(wǎng)絡(luò)通信游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué)，2014.

[4]王慶吉. 可控源電磁探測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及通信技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[5]陳玉云. 網(wǎng)絡(luò)廣告效果分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D].上海交通大學(xué)，2012.

[6]葛凱華. 基于ARM9的集裝箱圖像采集及箱號(hào)識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué)，2012.endprint