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摘要：Linux環境下有優秀的免費交叉開發工具鏈，Windows環境下有優秀的代碼編輯器和其他優秀的工具軟件。本文通過使用 coLinux在 Windows環境中創建一個運行高效、配置簡單的 Linux嵌入式開發環境，不但避免了開發人員安裝 Windows+Linux雙系統后頻繁重新啟動計算機切換操作系統的不便，而且比 Windows系統中運行 Linux虛擬機有更高的運行效率以及更少的主機資源需求，最重要的是可以讓開發人員同時利用 Linux與 Windows的優點，這在實踐中有很好的實用價值。 1 引言 GNU項目為嵌入式開發提供了優秀的交叉開發工具鏈，雖然這些工具鏈也移植到了 Windows系統中，但是為了在 Windows系統中使用，通常還需要另外一個模擬的 Linux環境——Cygwin，效率是一個新的問題。另外， Cygwin環境也不是一個真正的 Linux環境，相比于真正的 Linux環境來說， Cygwin仍顯不足。從根本上來講， GNU工具鏈是基于 Linux操作系統環境而開發的。 在眾多的開源項目中，與嵌入式相關的開發項目大多數仍然需要基于 Linux系統進行編譯和鏈接。雖然在 Cygwin中通過復雜的設置也有可能滿足相關開發需要，但是對于開發人員來說，優先的選擇仍然是使用 Linux。用慣了 Windows的程序員通常會在系統中安裝一個龐大的 Linux虛擬機，或者直接安裝兩個操作系統。程序員必須忍受虛擬機的運行效率低下的重大缺點，或者為了切換操作系統而反復地重新啟動安裝了雙操作系統的計算機。如果需要在 Linux與 Windows之間進行文件傳遞，還需要做一些額外的工作。然而 coLinux的出現，改變了這一切。 2 coLinux簡介 coLinux也是一個源代碼開放的軟件，全名為 Cooperative Linux（協作 Linux）。coLinux是第一個能在 Win32平臺上高效地以原生（native）方式運行 Linux的軟件， Linux在 coLinux中的運行效率極高，遠遠超過虛擬機的運行效率（為了模擬一條匯編指令，通常虛擬機要使用一段 C語言代碼來完成）。 coLinux目前發展到了 0.73版本，在其***** http://www.colinux.net上提供了最新版本的源代碼和二進制代碼的下載地址。 coLinux有很高的運行效率，并且僅需要很少的系統資源。 coLinux中的 Linux在本質上是直接在 PC機硬件中運行的，而不是在虛擬機上。coLinux不像虛擬機那樣一次就從系統中劃去一大塊內存，而是根據實際需要讓宿主機系統動態為其分配內存。 coLinux創建的是一個“真正的” Linux操作系統。相比之下， CygWin提供的是一個模擬的 Linux環境。Linux程序若不重新構建，就無法在 Cygwin中直接運行。 coLinux可以通過 cofs驅動使宿主機（ Windows XP）與 Linux進行文件夾共享。通過簡單的設置后，就可以把 Windows系統中的一個文件夾與 coLinux中的 Linux系統進行共享。在 Windows操作該文件夾中文件的時候，Linux也可以對其進行操作。 coLinux具有高可移植性的特點。在一個 Windows主機上建立一個 coLinux發行版，并在根文件系統中安裝一套定制的應用程序。然后，可以將根文件系統轉移到另一個主機上，并重新啟動。這樣就有了一個可移動的開發平臺，壓縮后的根文件系統完全可以放在一個標準的 USB盤中。 3 coLinux的工作原理 coLinux在 Windows操作系統中作為一個進程執行。可以認為 coLinux是 Linux操作系統與 Windows操作系統之間的一個接口。兩種操作系統通過將處理器（CPU）的控制權轉讓給彼此從而達到協作（Cooperative）的目的。它們通過使用內核驅動程序共享網絡接口、串口等物理資源。 coLinux是一個修改過的 Linux 內核，它可以與另一個操作系統協作運行。宿主機（host）操作系統控制本機的硬件資源，而訪客（guest）操作系統只得到本機硬件的虛擬抽象。主機操作系統提供了以特權級別（ring 0）執行驅動程序的方法，并提供了分配內存的方法。 Linux 內核所需的其他特性（比如網絡連接、串口或視頻訪問）通過外部代理來實現，比如 coLinux 可以通過 TUNTAP驅動程序訪問外部網絡，通過代理訪問顯示器（ X Window System）等。 coLinux的安裝及配置 coLinux的安裝非常容易，包括幾個簡單的步驟。安裝過程中 coLinux提示可以從網上下載 ArchLinux、Debian 4.0、Fedora 7、Gentoo Deluxe、Ubuntu 7.1等幾個 Linux文件系統映像的壓縮包。點擊相應的“ *Notes”可以打開對應的說明文字與下載的網頁。下面筆者以 Fedora9的文件系統映像壓縮包為例來介紹 coLinux中 Linux的安裝和配置。 從網上下載的 Fedora9文件系統映像壓縮包中包含 5個文件，這些文件對于主機操作系統（Windows）來說都是一些普通的文件，但是對于 coLinux來說其中某些文件（Fedora-9.img、 swap.img）卻是可讀寫的 ext3 / swap類型的 Linux文件系統。 Fedora-9.img是一個 4G大小的 Fedora9文件系統映像，內含了 Fedora9系統中必需的所有文件，并預先配置了 slirp的網絡，gdm登陸的 Xvnc以及支持聲音的 ESD等功能。使用 Fedora9時無需對宿主機的網絡功能方面做任何配置，就可以通過宿主機的 API來控制當前的網絡適配器（網卡）來收發 TCP/UDP數據包。由于 Slirp不能收發 ICMP信息，ping和 traceroute等命令無法工作，但是其他網絡功能絲毫不會受到影響。從外部訪問 Linux，需要進行端口重定向，在 coLinux配置文件中可以進行簡單設置。另外 coLinux也為 Linux之間提供了 tuntap與 pcap-bridge的通訊模式，具體信息可以參考 colinux自帶的幫助文檔。 swap.img：這是一個 512M的交換分區的映像。 start-Fedora-9.bat：啟動 Fedora9+coLinux的批處理文件（需要根據情況進行修改） ,里面是一個啟動 coLinux的命令，命令后面添加了相關的配置參數。 start-Fedora-9.sh：啟動 Fedora9+coLinux的腳本文件（需要根據情況進行修改，于 Cygwin環境的 Bash下運行）。 README-Fedora-9.txt：本映像的說明文件。 將下載的文件解壓釋放出來，編輯文件 start-Fedora-9.bat，根據“ Fedora-9.img”和 “swap.img”在宿主機（Windows系統）中的真實位置，對 cobd0、cobd1進行適當的修改（注意：使用“/”進行目錄層次分隔）即可。修改完成后，將其保存在 coLinux軟件的安裝位置，如 “C:\Program Files\coLinux”，雙擊即可啟動 coLinux。Fedora9 Linux開始運行后， Linux啟動信息被發送到一個新打開的 FLTK控制臺中。如果 cobd0、cobd1的配置信息無誤，則能夠順利啟動。 5構造擁有 Window和 Linux雙重優點的嵌入式開發環境與 Cygwin相似， coLinux允許在 Windows操作系統上開發和執行 Linux應用程序。但是基于 coLinux的 Linux系統可以用 apt-get/yum等應用程序管理軟件安裝、更新或刪除應用程序，從而達到對 Linux操作系統進行維護的目的。 與 Cygwin不同的是，在 coLinux上執行的 Linux應用程序不需要重新構建。從這個角度來講，在 coLinux中與 Windows 操作系統協作的不是一個模擬的環境，而是一個真正的 Linux操作系統。 Fedora9啟動后，呈現出一個 FLTK控制臺，可以在里面對 Fedora9進行基本的操作。為了搭建一個嵌入式開發環境，還需要安裝部分軟件，如 gcc工具鏈等。由于 Fedora9已經配置了 slirp網絡功能，這些軟件可以直接通過網絡進行安裝。輸入簡單的 “yum install gcc”按照提示就可以順利完成 gcc工具鏈的安裝。其他所缺的軟件可以按照同樣的方法進行安裝。如果網絡上無法找到您必須的某些東西，也可以通過源代碼重建來得到。 Fedora 9通過 cofs驅動與宿主機（ Windows XP）進行文件共享。 cofs類似于 UML主機文件系統，用于將宿主機 VFS（虛擬文件系統）和 Linux的 VFS進行綁定。這樣就可以將宿主機中的文件夾 mount（掛載）到 Linux的文件系統中，如此一來，宿主機和 Linux可以同時對該文件夾中的內容進行讀寫操作，方便了 Windows與 Linux之間的文件交換。 文件共享的配置如下：在啟動 coLinux的配置參數中添加如下內容： cofs0=”D:/test/” 重新啟動 coLinux后，在控制臺中執行如下命令，就會將 Windows中的“D:\test\”文件夾掛載到 Fedora系統中的 /mnt文件夾下。 mount -t cofs cofs0 -o uid=dax,gid=dax /mnt 如此以來 Windows XP和 Fedora都可以完全訪問該文件夾中的內容，詳細參數可參考 coLinux自帶的幫助文件 cofs.txt。Linux系統中所需要用到的軟件，可以用 Windows中的軟件下載，保存到“ D:\test\”文件夾中，然后在 Linux系統中直接進行安裝。也可把需要使用 Linux環境進行編譯的代碼放到“ D:\test\”文件夾下，可在 Windows系統中用熟悉的編輯工具編輯源代碼，而在 Linux系統中編譯，編譯的結果可以使用 Windows下的工具進行下載調試等。 6 總結 本文介紹了一種可以在 Windows系統中以原生方式運行 Linux的軟件—— coLinux。通過分析 coLinux的運行機制，闡述了基于 coLinux的 Linux系統的優點，并對基于 coLinux的 Fedora 9的基本配置方法進行了介紹，為熟悉 Windows平臺開發的人員提供了一個更好的使用 Linux的方法，在實踐中有一定的指導意義。 創新點：使用 coLinux在 Windows環境中創建一個運行高效、配置簡單、真正的 Linux嵌入式開發環境，不但避免了開發人員安裝 Windows+Linux雙系統后頻繁重新啟動計算機切換操作系統的不便，而且比 Windows系統中運行 Linux虛擬機有更高的運行效率以及更少的主機資源需求，最重要的是可以讓開發人員同時利用 Linux與 Windows的優點，簡化了開發環境的同時也提高了開發效率，這在實踐中有很好的實用價值。 |
