Linux 2.6内核的精彩世界

Linux 2.6内核的精彩世界

Joseph Praneich

Linux内核2.6版的开发已经接近尾声，2.6测试版发布已经二个月了，正式版预计明年年初发布。作为一个主要发布版本，2.6相对于2.4有很大的改动；它引入了许多新的特性，同样也去除很多过时的特性。它在哪些方面有大的改动？它对Linux的开发人员以及其他层面的Linux用户可能有什么样的影响？阅读本文，您将得到答案。--译者
尽管我们第一次启动Linux 2.4似乎只是昨天的事，时间已经流走，内核开发团队的2.6版内核开发工作已经接近完成了。本文将试图描述2.6内核中的许多新特性（侧重i386平台的Linux）。和封闭源码的软件的预发布不一样的是，这里所描述的所有特性当前都是2.5版内核开发树中可用的（其中一些的bug少一些，另一些bug多一些）。（按照Linux的传统，偶数版本的内核是稳定的，奇数版本的只是开发用的）。也就是说，这里所描述的一些特性在实际的2.6版本中仍可能被去除或标志为"experimental"(试验性)。然而内核当前处于特性冻结（feature-freeze）时期，最终的发行版本应该不大可能过于偏离这里的描述。同时也应该清楚这里描述的一些"新"特性在第一次出现在2.6系列内核后，可能被向后移植到了官方的或者发行版供应商的2.4版内核之中。
或许使得这篇文章更为晦涩的是，即将到来的内核的版本号至今仍未确定。最可能使用的版本号是2.6，但是一些人提议版本号可以使用3.0，因为这个版本中包含了NUMA以及无MMU系统的支持。为论述方便，本文将一直使用2.6作为即将到来的内核的版本号。
您正在阅读的是本文档（《Linux 2.6内核的精彩世界》）非正式版的第一版，完稿于2003年7月13日，基于2.5.75开发版内核。随着Linux内核最后工作的完成，这份文档将发布其他非正式版，但是这份文档的正式版直到2.6的最后发布才宣告完成。由于本文是非正式版的第一版，其中可能有错误或者疏漏；如果您发现了它们，请告诉我，我将很高兴地去修正它们。

到目前为止的故事...
Linux内核始于1991年由Linus Torvalds为他的386开发的一个类Minix的操作系统。Linus初始曾想命名为这个系统为Freax，但很幸运的是最后他最后没有那样做。Linux 1.0的官方版发行于1994年3月，包含了386的官方支持，仅支持单cpu系统。Linux 1.2发行于1995年3月，它是第一个包含多平台（Alpha，Sparc，Mips等）支持的官方版本。Linux 2.0发行于1996年6月，包含很多新的平台支持，但是最重要的是，它是第一个支持SMP（对称多处理器）体系的内核版本。Linux 2.2在1999年1月到来，它带来了SMP系统上性能的极大提升，同时支持更多的硬件。最后，Linux 2.4于2001年1月发布，它进一步地提升了SMP系统的扩展性，同时它也集成了很多用于支持桌面系统的特性：USB，PC卡（PCMCIA）的支持，内置的即插即用，等等。Linux 2.6不仅包含了这些特性，同时也是一个无论对相当大的系统还是相当小的系统（PDA等）的支持都有很大提升的"大跨越"。

多种平台支持
能够支持相当广泛的硬件和平台，是采用Linux作为内核的操作系统（比如 GNU操作系统， 系统和环境常常是和Linux一块分发。Linux一般不被认为是独立的操作系统，只是操作系统的内核。）的优势之一。Linux自1.2版就开始包含对新的处理器类型和特性的支持，最新的Linux 2.6内核发布版本也不例外。这种趋势不会直接影响到Linux在Intel平台下的使用，同时使得Linux能在尽可能大的范围内被使用，这一点非常重要。

小规模 － 嵌入式系统中的Linux
Linux 2.6 扩展多平台支持的一个主要途径就是把uClinux的大部并入了主流内核（mainstream kernel）。uCLinux（可以发音为"you-see-Linux"，但更正确的拼写，首字母应该式希腊字母"mu"）是将Linux应用在微控制器平台的项目。很多年来，这个Linux分支为许多嵌入式芯片提供了支持，把它更多的集成到主流内核中是一件非常有意义的事。
不像通常的Linux移植版本，这里描述的嵌入式移植版由于硬件限制和通常的Linux相比，不具有所有类似的特性。主要的区别在于：这些移植版是针对于没有内存管理单元（MMU）的处理器的（Intel的CPU从386开始就有MMU了）。缺少MMU的支持，运行真正的多任务系统时，任务之间没有内存保护机制（因此任何程序都可以使得其他程序崩溃），一些有关进程派生的系统调用也无法实现。正是因为没有内存保护机制（或者说，没有任何安全性可言），它们不适用于多用户系统。
在对嵌入式处理器支持上，Linux 2.6有四个主要的新进步。首先是对Motorola的新型嵌入式m68k系列处理器移植。这些被命名为Dragonball或是ColdFire的处理器可以在Motorola，Lineo，Arcturus或是其他厂商生产的系统或是评估板上找到。大多数Linux用户应该对这些处理器相当熟悉，因为从Palm 1000到最新的Palm III，他们一直是Palm Pilots的心脏。不幸的是，对早期没有MMU的m68k处理器（比如早期苹果机上使用的68000系列）还没有支持。最新支持的嵌入式平台还包括日立（Hitachi）的H8/300系列（不包含H8S，但可能会尽快地集成进来）以及NEC v850处理器。
无论怎么强调Linux 2.6旨在支持无MMU系统的主要体系结构变化，都不为过分。所有Linux的前期版本，不论直接或是间接，都起源于Linus最初在Intel 80386上的工作，局限性是固有的。沿着这个方向（对无MMU系统的支持），将来也许会有更多的其他早期的硬件被支持（事实上，已经有关于此目的的项目启动）。但是，不像为现代的以及仍在生产中的嵌入式处理器的提供支持，对早期的硬件的支持被更多地认为是基于某种爱好，并且对于最终用户而言很可能是无用的（因此在今后的Linux的官方发布版本也许不会将其包含在内）。
最新的Linux版本包含了对Axis通信公司的ETAX CRIS（"Code Reduced Instruction Set"）处理器的支持（更确切地说，支持ETRAX 100LX及更新的产品），它从技术的角度而言不是uCLinux合并的一部分（因为它包含MMU单元）。实际上对这款处理器的支持在2.4开发周期就已经有了，但它在2.4.0以后才被引入，所以现在应该提到它。它是主要用于网络设备的嵌入式处理器。与此相关的ETRAX 100，是得到uClinux支持的无MMU处理器，但是在主流的Linux内核中相关支持却没有集成进来。