【文章內(nèi)容簡介】 （11）文件系統(tǒng)：extext3 和Reiser FS等傳統(tǒng)Linux文件系統(tǒng)得到了顯著的改進。最值得注意的改進是擴展屬性（或文件元數(shù)據(jù)）的引入。最重要的是POSIX ACL的實現(xiàn)，這是對普通UNIX權(quán)限的擴展，可以支持更細化的用戶訪問控制。除了對傳統(tǒng)Linux文件系統(tǒng)的改進支持以外，新的內(nèi)核完全支持在Linux中相對較新的XFS文件系統(tǒng)。（New Technology File System，新技術(shù)文件系統(tǒng)）文件系統(tǒng)的改進的支持，現(xiàn)在允許以讀/寫模式安裝NTFS文件系統(tǒng)。，支持的文件系統(tǒng)有：——Yaffs 可讀寫的文件系統(tǒng)，默認使用。——Cramfs 壓縮的只讀文件系統(tǒng)，一般不推薦使用?！狤xt2 接硬盤時可使用?！狥at32 接移動存儲設(shè)備時使用?！狽FS 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，可方便調(diào)試應(yīng)用程序以及驅(qū)動程序。3. 嵌入式Linux系統(tǒng)GUI設(shè)計分析嵌入式系統(tǒng)的圖形用戶界面GUI是嵌入式系統(tǒng)與人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機的重要組成部分，用戶界面的發(fā)展經(jīng)歷了命令語言界面、菜單界面、圖形用戶界面和直接操作界面等過程。 圖形用戶界面概述所謂GUI（Graphics User Interface）就是圖形用戶界面，是指計算機與其使用者之間的對話接口，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。一個圖形用戶界面系統(tǒng)通常由三個基本層次組成，即顯示模型、窗口模型和用戶模型。用戶模型包含了顯示和交互的主要特征。圖31給出了圖形用戶界面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。桌面管理系統(tǒng)用戶模型窗口模型顯示模型操作系統(tǒng)硬件平臺圖31 圖形用戶界面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)當前嵌入式Linux系統(tǒng)迫切需要輕量級的GUI，幸運的是，不少廠家和開放源碼組織已經(jīng)提供了這樣的GUI，如Qt/Embedded，Microwindows，MiniGUI等。盡管已具備了基本的輕量級GUI系統(tǒng)，但由于Flash磁盤空間、內(nèi)存資源和功耗的限制，嵌入式Linux系統(tǒng)上的GUI應(yīng)用軟件設(shè)計很大程序上不同于桌面系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。比如，應(yīng)用程序的用戶界面就需要精心定制，來方便用戶在較小尺寸的屏幕上輸入輸出；又如，嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用程序一般不允許崩潰，所以必須采取安全有效的內(nèi)存管理策略保證程序的可靠性。 嵌入式系統(tǒng)的GUI簡介嵌入式GUI就是在嵌入式系統(tǒng)中為特定的硬件設(shè)備或環(huán)境而設(shè)計的圖形用戶界面系統(tǒng)。所以嵌入式GUI不但要有GUI的特征，在實際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)對它來說還有如下的基本要求：占用資源少，高性能，高可靠性，可配置下面，我們將簡要介紹集中常見的嵌入式系統(tǒng)的GUI，并對他們的優(yōu)缺點進行比較。1）OpenGUIOpenGUI基于一個用匯編實現(xiàn)的x86圖形內(nèi)核，提供了一個高層的C/C++圖形/窗口接口。它和MiniGUI一樣，也是使用LGPL許可證。OpenGUI提供了2維繪圖原語，消息驅(qū)動的API、BMP文件格式支持。OpenGUI功能強大、使用方便。用戶甚至可以實現(xiàn)Borland BGI風(fēng)格的應(yīng)用程序，或者是QT風(fēng)格的窗口。OpenGUI支持鼠標和鍵盤的事件。在Linux上基于Framebuffer3或者SVGALib4實現(xiàn)繪圖。Linux下OpenGUI也支持Mesa3D。顏色模型方面，OpenGUI已經(jīng)支持132位模型。由于其基于匯編實現(xiàn)的內(nèi)核并利用MMX指令進行了優(yōu)化，OpenGUI運行速度非?？欤梢杂肬ltraFast形容，它支持32位的機器，能夠在MSDOS，QNX5和Linux下運行，主要用來在這些系統(tǒng)中開發(fā)圖形應(yīng)用程序和游戲。OpenGUI非常穩(wěn)定，但可移植性因為其內(nèi)核使用匯編語言實現(xiàn)會受到影響。2）MiniGUIMiniGUI 是 Linux 控制臺上運行的，基于 SVGALib 和 LinuxThread6 庫的多窗口圖形用戶界面支持系統(tǒng)。MiniGUI 采用了類 Win32 的 API 接口， 實現(xiàn)了簡化的類 Windows 98 風(fēng)格的圖形用戶界面。 MiniGUI也是一個窗口系統(tǒng)，他的主要組成元素是窗口，在這個基礎(chǔ)上 MiniGUI 中的窗口可以基本分四類，分別為主窗口、對話框、控件和主窗口中的窗片。MiniGUI 中的主窗口和 Windows 應(yīng)用程序的主窗口概念類似， MiniGUI 中的每個主窗口對應(yīng)于一個單獨的線程，通過函數(shù)調(diào)用可建立主窗 口以及對應(yīng)的線程。每個線程有一個消息隊列，主窗口從這一消息隊列中獲取消息并由窗口過程（回調(diào)函數(shù)）進行處理。 MiniGUI的目標是保持現(xiàn)有小巧的特點，在 Linux 控制臺上提供一個小 的窗口系統(tǒng)支持，“小”是MiniGUI的特色。同時MiniGUI又將盡力與微軟的 MSWindows API保持兼容。這么定位是希望MiniGUI可以在未來以Linux 為基礎(chǔ)的應(yīng)用平臺上提供一個簡單可行的 GUI 支持系統(tǒng)，讓MiniGUI 可以 應(yīng)用在 Windows CE 可以應(yīng)用的任何場合。3）QT/EmbeddedQt是Trolltech 公司的一個產(chǎn)品，是一個多平臺的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架。它提供給應(yīng)用程序開發(fā)者建立藝術(shù)級的圖形用戶界面所需的所有功能。Qt是完全面向?qū)ο蟮暮苋菀讛U展，并且允許真正地組件編程。 自從1996年早些時候，Qt進入商業(yè)領(lǐng)域，它已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)數(shù)千種成功的應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。Qt也是流行的Linux桌面環(huán)境KDE 的基礎(chǔ)，KDE是所有主要的Linux發(fā)行版的一個標準組件。 Qt/Embedded 是 Trolltech 公司的另一個產(chǎn)品，雖然走Open Source開發(fā)路線，采用GPL授權(quán)，但商業(yè)用的要付費。Qt/Embedded是Qt的嵌入式Linux端口，是完整的自包含C++GUI和基于Linux的嵌入式平臺開發(fā)工具。大范圍的Qt/Embedded API可用于多種開發(fā)項目。Qt/Embedded可以開發(fā)市場上多種類型的產(chǎn)品和設(shè)備，從消費電器（移動電話、聯(lián)網(wǎng)板和set top盒）到工業(yè)控制設(shè)備（如醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、移動信息系統(tǒng)等）。這套環(huán)境提供的API和Qt/Windows 與Qt/X11相同，但不需要使用到X11，取而代之的提供從硬件接口、繪圖程序庫和完整的GUI工具。Qt/Embedded 對存儲內(nèi)存的需求約在800kB到3MB（Intel 下x86）。其另一個特點就是跨平臺，用Qt API開發(fā)出來的應(yīng)用程序，可以在不同的操作系統(tǒng)和視窗系統(tǒng)上執(zhí)行，如圖32所示。圖32 Qt視窗環(huán)境架構(gòu)圖綜上所述，我們把前面幾種GUI進行了對比，如表33所示。名稱參數(shù)MiniGUIOpenGUIQt/EmbeddedAPI（完備性）Win32（很完備）私有（很完備）Qt（C＋＋）（很完備）函數(shù)庫典型大小300KB300KB600KB移植性很好只支持x86平臺較好授權(quán)條款LGPLLGPLQPL/GPL系統(tǒng)消耗小最小最大操作系統(tǒng)支持LinuxLinux，DOS，QNXLinux表33 常見GUI參數(shù)比較 GUI的組成桌面：在啟動時顯示，也是界面中最底層，有時也指代包括窗口、文件瀏覽器在內(nèi)的“桌面環(huán)境”。在桌面上由于可以重疊顯示窗口，因此可以實現(xiàn)多任務(wù)化。一般的界面中，桌面上放有各種應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的圖標，用戶可以依此開始工作。桌面與既存的文件夾構(gòu)成里面相違背，所以要以特殊位置的文件夾的參照形式來定義內(nèi)容。比如在微軟公司的Windows XP系統(tǒng)中，各種用戶的桌面內(nèi)容實際保存在系統(tǒng)盤（默認為C盤）：\Documents and Settings\[用戶名]\桌面 文件夾里。 墻紙，即桌面背景。可以設(shè)置為各種圖片和各種附件，成為視覺美觀的重要因素之一。 視窗：應(yīng)用程序為使用數(shù)據(jù)而在圖形用戶界面中設(shè)置的基本單元。應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)在窗口內(nèi)實現(xiàn)一體化。在窗口中，用戶可以在窗口中操作應(yīng)用程序，進行數(shù)據(jù)的管理、生成和編輯。通常在窗口四周設(shè)有菜單、圖標，數(shù)據(jù)放在中央。 在窗口中，根據(jù)各種數(shù)據(jù)/應(yīng)用程序的內(nèi)容設(shè)有標題欄，一般放在窗口的最上方，并在其中設(shè)有最大化、最小化（隱藏窗口，并非消除數(shù)據(jù)）、最前面、縮進（僅顯示標題欄）等動作按鈕，可以簡單地對窗口進行操作。 單一文件界面：在窗口中，一個數(shù)據(jù)在一個窗口內(nèi)完成的方式。在這種情況下，數(shù)據(jù)和顯示窗口的數(shù)量是一樣的。若要在其他應(yīng)用程序的窗口使用數(shù)據(jù)，將相應(yīng)生成新的窗口。因此窗口數(shù)量多，管理復(fù)雜。 多文件界面：在一個窗口之內(nèi)進行多個數(shù)據(jù)管理的方式。這種情況下，窗口的管理簡單化，但是操作變?yōu)殡p重管理。 標簽：多文件界面的數(shù)據(jù)管理方式中使用的一種界面，將數(shù)據(jù)的標題在窗口中并排，通過選擇標簽標題顯示必要的數(shù)據(jù)，這樣使得接入數(shù)據(jù)方式變得更為便捷。 上述中，多文件界面主要是微軟視窗系統(tǒng)采用。而在其他環(huán)境中，通常多是單文件界面，所以無所謂單一/多文件界面的稱呼問題。 菜單：將系統(tǒng)可以執(zhí)行的命令以階層的方式顯示出來的一個界面。一般置于畫面的最上方或者最下方，應(yīng)用程序能使用的所有命令幾乎全部都能放入。重要程度一般是從左到右，越往右重要度越低。命定的層次根據(jù)應(yīng)用程序的不同而不同，一般重視文件的操作、編輯功能，因此放在最左邊，然后往右有各種設(shè)置等操作，最右邊往往設(shè)有幫助。一般使用鼠標的第一按鈕進行操作。 即時菜單（又稱功能表）：與應(yīng)用程序準備好的層次菜單不同，在菜單欄以外的地方，通過鼠標的第二按鈕調(diào)出的菜單稱為“即時菜單”。根據(jù)調(diào)出位置的不同，菜單內(nèi)容即時變化，列出所指示的對象目前可以進行的操作。 圖標：顯示在管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)，或者顯示應(yīng)用程序本身。數(shù)據(jù)管理程序，即在文件夾中用戶數(shù)據(jù)的管理、進行特定數(shù)據(jù)管理的程序的情況下，數(shù)據(jù)通過圖標顯示出來。通常情況下顯示的是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或者與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序的圖案。另外，點擊數(shù)據(jù)的圖標，一般可以之間完成啟動相關(guān)應(yīng)用程序以后再顯示數(shù)據(jù)本身這兩個步驟的工作。 應(yīng)用程序的圖標只能用于啟動應(yīng)用程序。 按鈕：菜單中，利用程度高的命令用圖形表示出來，配置在應(yīng)用程序中，成為按鈕。應(yīng)用程序中的按鈕，通?？梢源娌藛巍Ｒ恍┦褂贸潭雀叩拿?，不必通過菜單一層層翻動才能調(diào)出，極大提高了工作效率。但是，各種用戶使用的命令頻率是不一樣的，因此這種配置一般都是可以由用戶自定義編輯。 Qt/Embedded分析Qt/Embedded是Troll tech公司開發(fā)的面向嵌入式系統(tǒng)的Qt版本，Qt是KDE等項目使用的GUI支持庫，許多基于Qt的X Window程序可以非常方便地移植到Qt/Embedded上。Qt/Embedded是Server/Client（客戶端/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，在底層摒棄了X lib，僅采用frame buffer作為底層圖形接口，它是為高端嵌入式圖形領(lǐng)域的應(yīng)用而設(shè)計的。同時將外部輸入設(shè)備抽象為keyboard和mouse輸入事件，底層接口支持鍵盤、鼠標、觸摸屏，以及用戶自定義的設(shè)備。 Qt/Embedded的工作模式Qt/Embedded的窗口系統(tǒng)具有自己的一種客戶端/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其窗口系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如下圖3 1所示，在一個典型的Qt/Embedded窗口系統(tǒng)中一般包括一個或多個客戶端進程，一個服務(wù)器進程，然而Qt/Embedded的客戶/服務(wù)器模型與一般泛指的客戶/服務(wù)器模型概念又不完全一樣，在Qt/Embedded中，客戶端和服務(wù)器都是Qt/Embedded應(yīng)用程序，并不是位于不同機器上的應(yīng)用程序，服務(wù)器和客戶端不是獨立分別運行在不同的機器上的，而和客戶端應(yīng)用程序在同一機器上運行。在Qt/Embedded中，QWSServer類主要完成服務(wù)器的構(gòu)建，QWSDisplay則主要完成客戶端的構(gòu)建。在系統(tǒng)中有Qt/Embedded 應(yīng)用程序運行時，客戶端進程可以有多個，但服務(wù)器進程卻只能有一個。在Qt/Embedded應(yīng)用程序中只有一個用于服務(wù)器，一般是第1個啟動的Qt/Embedded應(yīng)用程序，這個應(yīng)用程序除了具有一般應(yīng)用于Qt/Embedded應(yīng)用程序的客戶端外，還具有服務(wù)器的功能。圖3 1 Qt/Embedded窗口系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)Qt/Embedded的客戶端/服務(wù)器模型被封裝Qt/Embedded核心中，通過QApplication建立模型的各種關(guān)系，用Qt/Embedded類庫完成與模型的各種通信及操作。對于應(yīng)用程序開發(fā)者來說，幾乎感覺不到Qt/Embedded客戶/服務(wù)器模型的存在，而只需要如同開發(fā)PC機的Qt程序一樣來開發(fā)Qt/Embedded應(yīng)用程序即可。Server/Client機制中Server負責(zé)系統(tǒng)設(shè)備，響應(yīng)Client的請求，所有的系統(tǒng)事件如鍵盤或鼠標事件都由Server先獲取再發(fā)送給Client。而Client基于Qt的基本事件機制，可進一步的傳遞事件給各個QObject。Qt/Embedded實現(xiàn)Server和Client之間通信依靠Local Socket和Shared Memory（由QCopChannel類實現(xiàn)），每個Client在啟動時必須連到Server。圖形操作方面，頂層窗口和屏幕區(qū)域由Server管理，但Client的窗口是自管理的，而且圖形操作是應(yīng)用程序自己完成的。 Qt/Embedded中客戶端/服務(wù)器通信方式在Qt/Embedded中，客戶端進程可有多個，但服務(wù)器進程只能有一個。服務(wù)器是以qws作為參數(shù)運行的應(yīng)用程序，它除了具有一般Qt/Embedded應(yīng)用程序的客戶端功能外，還具有服務(wù)器的功能。在這種情況下服務(wù)器與客戶端在同一個進程中，也就是說客戶端與服務(wù)器的通信是發(fā)生在同一進程空間中。在這種情況下，其實只需要通過兩個隊列結(jié)構(gòu)就可以完成消息的傳遞。當服務(wù)器有命令或事件發(fā)送給客戶端時，服務(wù)器就把此命令或事件放到與服務(wù)器對應(yīng)的消息隊列（outing）中，直到客戶端從outing取出此命令或者事件。而客戶端也是如此，當