如何实现Linux操作系统最小化

    减少Linux的系统占用，为应用程序保留更多的资源，减少设备的硬件成本。“你能做到多小？”这个问题通常在嵌入式工程师开始他们的项目时问到。大多数时候，问这个问题的人是想减少RAM和Flash资源，减少设备的单位成本或能源需求。

    因为Linux最初是为桌面或服务器系统设计的，默认情况下，它没有为尺寸大小进行过优化，无论如何，Linux正被越来越多地用在嵌入式设备中，要让Linux变小不是一件容易的事情，这里有几个减少系统占用内存的方法。

    许多工程师是从减少内核大小开始的，这里有个容易着手的方法，本文将详细介绍如何减少内核的大小，主要通过移除那些在一个典型的嵌入式系统中用不到的代码。

    在一个系统中根文件系统（RFS）可能是内存资源最大的消耗者。根文件系统包括了应用程序和c库使用到的基础结构代码。为RFS选择文件系统对最后的大小有非常大的影响，标准是ext3，从一个嵌入式工程师的眼光来看它的效率是非常低的，但那是另一篇文章的主题了。

    实际中，如何减小？

    即使最小的Linux发行版至少也有两部分：内核和根文件系统。有时，这些部件驻扎在同一个文件中，但是它们仍然分成不同的部件。从内核中移除特征几乎差不多的所有代码，这样一个系统很容易就减少到不到1MB大小。但是，许多用户选择Linux支持网络和不同设备，因此这不是一个现实的做法。

    内核

    Linux内核非常有趣，尽管在编译时它依赖GCC，但运行时它却不依赖。那些工程师将目光转向Linux初始化RAM磁盘（所谓的initrd），它是内核运行时的附属物。Initrd首先是由内核加载的，程序运行时询问系统需要载入什么模块以便支持设备，这样真实的根文件系统才能被加载。实际上，有两步加载过程，加载initrd后再加载真实的根文件系统，很少发现嵌入式系统中有根文件系统，因为这样在一个系统中会增加灵活性，对这个系统做改动要花费额外的空间或时间，嵌入式系统一般不需要灵活性。但本文稍后将讨论根文件系统。

    可载入模块支持

    内核载入模块是重新定位运行时内核连接到它自身的代码，典型的可载入模块的例子是允许从用户空间载入驱动到内核中（某些探测进程执行后），以及不关闭系统升级设备驱动。对于大多数嵌入式系统而言，一旦它们处于该范围之外，修改根文件系统要么不现实要么不可能。因此系统设计者直接将模块连接到内核中，移除那些可载入的模块，节约出来的空间对于内核来说是很多的，无论如何，程序管理可载入的模块（如insmod\rmmod\lsmod）和shell脚本载入它们不是必需的。

    Linux-tiny补丁

    Linux-tiny补丁集已经变得时有时无的项目了，最初是由Matt Mackall在主持。消费电子Linux论坛（CLEF）正在努力恢复这个项目，CLEF开发者WiKi已经给2.6.22.5内核（写本文时的最新版本）发布了补丁，同时，Linux-tiny项目的许多改变已经包括在主线内核中，尽管许多原始的Linux-tiny补丁已经集成到内核中，但实质上节约空间的补丁还没有集成进去。

    如：

    1、 Fine-grain printk support【细粒度printk支持】：用户可以控制什么文件可以使用printk。工程师将从不使用printk的文件大小中受益。

    2、 Change CRC from calculation to use table lookup【改变CRC算法从计算到使用表查询】：以太网数据包需要一个CRC来校验数据包的准确性。这个CRC算法实现使用表查询替换了计算，节约了大约2K。

    3、 Network tweaking【网络调整】：几个补丁包减少支持的网络协议，缓存大小和打开的套接字。许多嵌入式设备仅支持少量的协议，不需要有成百上千连接的服务。

    4、 No panic reporting【无应急报告】：如果设备有三个状态灯，一系列的连接，用户不能看到，更少的影响，应急信息显示在一个不存在的终端上。如果设备发生内核应急失效，用户只需要重新启动设备即可。

    5、 Reduction of inlining【减少直接插入】：直接插入是编译器将代码作为宏拷贝到它调用的每个位置，而不是产生一个函数调用。GCC默认将直接插入任何函数。通过抑制直接插入函数，代码运行稍微慢一点，因为编译器需要为调用和返回产生代码，得到的报酬是对象文件更小了。

    Linux-tiny补丁发布成一个tar包，它可以一起应用，也可以一个一个单独应用。

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