uClinux

uclinux表示micro-control linux.即“微控制器领域中的Linux系统”，是Lineo公司的主打产品，同时也是开放源码的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU（Memory Management Unit）的嵌入式系统而设计的。它已经被成功地移植到了很多平台上。由于没有MMU，其多任务的实现需要一定技巧。

Linux是一种很受欢迎的操作系统，它与UNIX系统兼容，开放源代码。它原本被设计为桌面系统，现在广泛应用于服务器领域。而更大的影响在于它正逐渐的应用于嵌入式设备。uClinux正是在这种氛围下产生的。在uClinux这个英文单词中u表示Micro，小的意思，C表示Control，控制的意思，所以uClinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"针对微控制领域而设计的Linux系统"。
uClinux是嵌入式Linux领域非常重要的分支，已成功应用于路由器、机顶盒、PDA等领域，与标准Linux在内存管理方面有着本质的区别。[1]
uCLinux是一种优秀的嵌入式Linux版本，是micro-Conrol-Linux的缩写。它秉承了标准Linux的优良特性， 经过各方面的小型化改造，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux。虽然它的体积很小，却仍然保留了Linux的大多数的优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持和标准丰富的API。它专为嵌入式系统做了许多小型化的工作，目前已支持多款CPU。 其编译后目标文件可控制在几百KB数量级，并已经被成功地移植到很多平台上。
uClinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来[1],沿袭了Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU(内存管理单元)的CPU,并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式操作系统。在GNU通用许可证的保证下,运行uClinux操作系统的用户可以使用几乎所有的Linux API函数。由于经过了裁剪和优化,它形成了一个高度优化,代码紧凑的嵌入式Linux。它具有体积小、稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持，以及丰富的API函数等优点。uClinux与Linux在兼容性方面表现出色，uClinux除了不能实现fork()外，其余uClinux的API函数与标准Linux完全相同。
针对没有MMU的CPU
全球每年生产的CPU的数量大概在二十亿颗左右，其中大部分是应用于专用性很强的各类嵌入式系统。大部分嵌入式系统为了减少系统复杂程度、降低硬件及开发成本和运行功耗，在硬件设计中取消了内存管理单元（MMU）模块。最初，运行于这类没有MMU的CPU之上的都是一些很简单的单任务操作系统，或者更简单的控制程序，甚至根本就没有操作系统而直接运行应用程序。在这种情况下，系统无法运行复杂的应用程序，或者效率很低，并且所有的应用程序需要重新开发，还要求开发人员十分了解硬件特性。这些都阻碍了不含MMU的嵌入式产品开发的速度和应用水平。
uClinux专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的项目，完全开放代码。
最初的uClinux仅仅支持Palm硬件系统，基于Linux 2.0内核。随着系统的日益改进，支持的内核版本从2.0、2.2、2.4一直到现在最新的2.6。系统的开发人员从两人增加到了目前的12人，支持的硬件系统也从一种增加到了目前的十余种（支持的硬件平台如Motorola公司的M68328、M68EN322、MC68360、DragonBall系列如68EZ328、68VZ328，ColdFire系列的如5272、5307，ARM 7TDMI、MC68EN302、ETRAX、Intel i960、PRISMA、Atari 68k等等。）
根据Linuxdevices网站2004年3月的调查，uClinux在全球嵌入式Linux市场所占的份额已位居第二，仅仅落后于定制Linux（即自己下载源码进行修改定制）。同时Linux在全球嵌入式操作系统的市场份额依然处于统治地位(占40%以上),领先第二名微软公司的嵌入式操作系统三倍以上(市场份额约13%)。

标准Linux可能采用的小型化方法
1. 重新编译内核
Linux内核采用模块化的设计，即很多功能块可以独立的加上或卸下，开发人员在设计内核时把这些内核模块作为可选的选项，可以在编译系统内核时指定。因此一种较通用的做法是对Linux内核重新编译，在编译时仔细的选择嵌入式设备所需要的功能支持模块，同时删除不需要的功能。通过对内核的重新配置，可以使系统运行所需要的内核显著减小，从而缩减资源使用量。
2. 制作root文件系统映象
Linux系统在启动时必须加载根（root）文件系统，因此剪裁系统同时包括root file system的剪裁。在x86系统下，Linux可以在Dos下，使用Loadlin文件加载启动，
uClinux采用的小型化方法
1．uClinux的内核加载方式
uClinux的内核有两种可选的运行方式：可以在flash上直接运行，也可以加载到内存中运行。这种做法可以减少内存需要。
Flash运行方式：把内核的可执行映象烧写到flash上，系统启动时从flash的某个地址开始逐句执行。这种方法实际上是很多嵌入式系统采用的方法。
内核加载方式：把内核的压缩文件存放在flash上，系统启动时读取压缩文件在内存里解压，然后开始执行，这种方式相对复杂一些，但是运行速度可能更快（ram的存取速率要比flash高）。同时这也是标准Linux系统采用的启动方式。
2．uClinux的根（root）文件系统
uClinux系统采用romfs文件系统，这种文件系统相对于一般的ext2文件系统要求更少的空间。空间的节约来自于两个方面，首先内核支持romfs文件系统比支持ext2文件系统需要更少的代码，其次romfs文件系统相对简单，在建立文件系统超级块（superblock）需要更少的存储空间。Romfs文件系统不支持动态擦写保存，对于系统需要动态保存的数据采用虚拟ram盘的方法进行处理（ram盘将采用ext2文件系统）。
3．uClinux的应用程序库
uClinux小型化的另一个做法是重写了应用程序库，相对于越来越大且越来越全的glibc库，uClibc对libc做了精简。
uClinux对用户程序采用静态连接的形式，这种做法会使应用程序变大，但是基于内存管理的问题，不得不这样做（这将在下文对uClinux内存管理展开分析时进行说明），同时这种做法也更接近于通常嵌入式系统的做法。

uClinux系统多采用Romfs文件系统，Romfs是一种相对简单、占用空间较少的文件系统。空间的节约来自于两个方面：首先内核支持Romfs文件系统比支持ext2文件系统需要更少的代码；其次romfs文件系统相对简单，在建立文件系统超级块（Superblock）需要更少的存储空间。Romfs是只读的文件系统，禁止写操作，因此系统同时需要虚拟盘（RAMDISK）支持临时文件和数据文件的存储。
随着技术的发展，近年来日志文件系统在uClinux系统上得到了较多的应用，其中以支持NOR FLASH的JFFS、JFFS2文件系统和支持NAND FLASH的YAFFS最为流行。这些文件系统都支持掉电文件保护，同时支持标准的MTD驱动。