uClinux和Linux的异同

uCLinux针对控制领域的嵌入式linux操作系统，它从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。适合不具备内存管理单元（MMU）的微处理器/微控制器。没有MMU支持是uClinux与主流Linux的基本差异。 
    标准Linux是针对有MMU的处理器设计的。在种处理器上，虚拟地址被送到MMU，把虚拟地址映射为物理地址。通过赋予每个任务不同的虚拟－物理地址转换映射，支持不同任务之间的保护。
    对uCLinux 来说，其设计针对没有MMU的处理器，不能使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux仍然采用存储器的分页管理，系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理，所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。uCLinux系统对于内存的访问是直接的，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前，系统必须为进程分配足够的连续地址空间，然后全部载入主存储器的连续空间中。
    同时，uClinux有着特别小的内核和用户软件空间。熟悉主流Linux的会注意到在 uClinux下工作的微小差异，但同样也可以很快熟悉uclinux的一些特性。对于设计内核或系统空间的应用程序的，要特别注意uClinux 既没有内存保护，也没有虚拟内存模型，另外，有些内核系统调用也有差异。
1.1 内存保护
    没有内存保护（Memory Protection）的操作会导致这样的结果：即使由无特权的进程来调用一个无效指针，也会触发一个地址错误，并潜在地引起程序崩溃，甚至导致系统的挂起。显然，在这样的系统上运行的代码必须仔细编程，并深入测试来确保健壮性和安全。
    对于普通的Linux来说，需要运行不同的用户程序，如果没有内存保护将大大降低系统的安全性和可＊性；然而对于嵌入式uClinux系统而言，由于所运行的程序往往是在出厂前已经固化的，不存在危害系统安全的程序侵入的隐患，因此只要应用程序经过较完整的测试，出现问题的概率就可以控制在有限的范围内。
1.2 虚拟内存
    没有虚拟内存（Virtual Memory）主要导致下面几个后果：
    首先，由内核所加载的进程必须能够独立运行，与它们在内存中的位置无关。实现这一目标的*种办法是一旦程序被加载到RAM中，那么程序的基准地址就“固定”下来；另一种办法是产生只使用相对寻址的代码（称为“位置无关代码”，Position Independent Code，简称PIC）。uClinux对这两种模式都支持。
    其次，要解决在扁平（flat）的内存模型中的内存分配和释放问题。非常动态的内存分配会造成内存碎片，并可能耗尽系统的资源。对于使用了动态内存分配的那些应用程序来说，增强健壮性的一种办法是用预分配缓冲区池（Preallocated buffer pool）的办法来取代malloc（）调用。
    由于uclinux中不使用虚拟内存，进出内存的页面交换也没有实现，因为不能保证页面会被加载到RAM中的同样位置。在普通计算机上，操作系统允许应用程序使用比物理内存（RAM）更大的内存空间，这往往是通过在硬盘上设立交换分区来实现的。但是，在嵌入式系统中，通常都用FLASH存储器来代替硬盘，很难地实现内存页面交换的存取，因此，对运行的应用程序都限制其可分配空间不大于系统的RAM空间。
    zui后，uClinux目标板处理器缺乏内存管理的硬件单元，使得Linux的系统接口需要作些改变。有可能zui大的不同就是没有fork（）和brk（）系统调用。调用fork（）将复制出进程来创建一个子进程。在Linux下，fork（）是使用copy-on-write页面来实现的。由于没有MMU， uclinux不能完整、可＊地复制一个进程，也没有对copy-on-write的存取。为了弥补这一缺陷，uClinux实现了vfork（），当父进程调用vfork（）来创建子进程时，两个进程共享它们的全部内存空间，包括堆栈。子进程要么代替父进程执行（此时父进程已经sleep）直到子进程调用exitI（）退出，要么调用exec（）执行一个新的进程，这个时候将产生可执行文件的加载。即使这个进程只是父进程的拷贝，这个过程也不能避免。当子进程执行exit（）或exec（）后，子进程使用wakeup把父进程唤醒，父进程继续往下执行。