Введение

Использование во встраиваемых системах

Компьютерные операционные системы, основанные на ядре Linux, используются во встраиваемых системах, таких как потребительская электроника (например, приставки, смарт-телевизоры и персональные видеорегистраторы (PVR)), информационно-развлекательные системы в транспортных средствах (IVI), сетевое оборудование (такое как маршрутизаторы, коммутаторы, беспроводные точки доступа (WAP) или беспроводные маршрутизаторы), управление станками, промышленная автоматизация, навигационное оборудование, бортовое программное обеспечение космических аппаратов и медицинские приборы в целом. Благодаря своей универсальности операционные системы на основе ядра Linux также можно встретить в мобильных устройствах, которые фактически являются встраиваемыми устройствами с сенсорным экраном, такими как смартфоны и планшеты, а также персональные цифровые помощники (PDA) и портативные медиаплееры, также оснащенные сенсорным экраном. Это представляет собой сложность для многих изучающих, поскольку их опыт работы с компьютерами в основном основан на взаимодействии с машиной через графический пользовательский интерфейс (GUI) и программировании высокого уровня, с одной стороны, и на программировании низкого уровня для небольших микроконтроллеров (MCU) – с другой, в то время как понятие интерфейса командной строки им часто неизвестно.

История

Ядро Linux было портировано на множество процессоров, которые используются не только в настольных компьютерах и серверах, но и на процессоры ARC, ARM, AVR32, ETRAX CRIS, FR V, H8300, IP7000, m68k, MIPS, mn10300, PowerPC, SuperH и Xtensa. Linux также применяется как альтернатива проприетарным операционным системам и соответствующим инструментам разработки.

Варианты

Встраиваемый поднабор ядра Linux — это дистрибутив Linux, который помещается на дискете и предназначен для устаревшего или оборудования с ограниченными ресурсами.

Покрытие устройства

Из-за низкой стоимости (свободно доступный исходный код) и простоты настройки Linux поставлялся с множеством потребительских устройств. К ним относятся КПК (например, серия Sharp Zaurus), GPS-навигаторы TomTom, домашние шлюзы, такие как серия Linksys WRT54G, и смартфоны, такие как серия Motorola exz, телефоны Openmoko, устройства, работающие под управлением Sailfish OS, разработанной Jolla, такие как Jolla C и Intex Aqua Fish, а также Nokia N900 и Nokia N9. Android, операционная система на базе ядра Linux, приобретенная и расширенная Google и представленная в 2008 году, стала высококонкурентной платформой для смартфонов и планшетов. В июле 2012 года доля Android на рынке смартфонов в США составляла 52%, а во втором квартале 2015 года достигла 82% во всем мире. Starlink и SpaceX используют встроенную версию Linux в своих спутниковых группировках и ракетах.

Сообщества

С появлением потребительских встраиваемых устройств вокруг них сформировались сообщества пользователей и разработчиков. Замена или улучшение дистрибутива Linux, поставляемого с устройством, часто становилось возможным благодаря доступности исходного кода и активности этих сообществ. В связи с большим разнообразием устройств возникли стандартизированные системы сборки, такие как Yocto, OpenEmbedded, Buildroot, OpenWrt и LTIB.

Использование платформы

Преимущества встроенного Linux перед проприетарными встроенными операционными системами включают в себя наличие множества поставщиков программного обеспечения, средств разработки и поддержки; отсутствие лицензионных отчислений и сборов; стабильное ядро; возможность чтения, изменения и распространения исходного кода. К техническим недостаткам относятся сравнительно большой объем занимаемой памяти (ядро и корневая файловая система); сложности с доступом к памяти в пользовательском и ядровом режимах, а также сложная архитектура драйверов устройств. Это особенно важно для приложений и систем, критичных к безопасности. Проекты, направленные на разработку поддержки реального времени и обеспечения безопасности, включают Real Time Linux (PREEMPT RT) и ELISA (под эгидой Linux Foundation). Проект Real Time Linux стремится к включению версии PREEMPT RT в основную ветку разработки. Для полноценной работы электронной системы под управлением Linux и обеспечения многозадачности ей требуется достаточный объем оперативной памяти (или ее эквивалент) и блок управления памятью, реализующий виртуальную адресацию для обеспечения совместимости с программным обеспечением, предназначенным для Linux.