㈠ 什么是存储过程有什么优点
存储过程是事先经过编译并存储在数据库中的一段sql语句的集合，调用存储过程可以简化应用开发人员的很多工作，减少数据在数据库和应用服务器之间的传输，对于提高数据处理的效率是有好处的。
优点：
1、重复使用：存储过程可以重复使用，从而可以减少数据库开发人员的工作量。
2、减少网络流量：存储过程位于服务器上，调用的时候只需要传递存储过程的名称以及参数就可以了，因此降低了网络传输的数据量。
3、安全性：参数化的存储过程可以防止SQL注入式攻击，而且可以将Grant、Deny以及Revoke权限应用于存储过程。
(1)存储体系的移植性扩展阅读：
存储过程的缺点：
1、更改比较繁琐：如果更改范围大到需要对输入存储过程的参数进行更改，或者要更改由其返回的数据，则仍需要更新程序集中的代码以添加参数、更新 GetValue() 调用，等等，这时候估计比较繁琐。
2、可移植性差：由于存储过程将应用程序绑定到 SQL Server，因此使用存储过程封装业务逻辑将限制应用程序的可移植性。如果应用程序的可移植性在您的环境中非常重要，则需要将业务逻辑封装在不特定于 RDBMS 的中间层中。
㈡ 在数据存储管理方面，大家了解的比较智能化的管理系统都有哪些
数据库管理系统(database management system)是一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、使用和维护数据库，简称dbms。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过dbms访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。它使用户能方便地定义和操纵数据，维护数据的安全性和完整性，以及进行多用户下的并发控制和恢复数据库。
按功能划分，数据库管理系统大致可分为6个部分：
(1)模式翻译：提供数据定义语言(ddl)。用它书写的数据库模式被翻译为内部表示。数据库的逻辑结构、完整性约束和物理储存结构保存在内部的数据字典中。数据库的各种数据操作(如查找、修改、插入和删除等)和数据库的维护管理都是以数据库模式为依据的。
(2)应用程序的编译：把包含着访问数据库语句的应用程序，编译成在dbms支持下可运行的目标程序。
(3)交互式查询：提供易使用的交互式查询语言，如sql。dbms负责执行查询命令，并将查询结果显示在屏幕上。
(4)数据的组织与存取：提供数据在外围储存设备上的物理组织与存取方法。
⑸事务运行管理：提供事务运行管理及运行日志，事务运行的安全性监控和数据完整性检查，事务的并发控制及系统恢复等功能。
(6)数据库的维护：为数据库管理员提供软件支持，包括数据安全控制、完整性保障、数据库备份、数据库重组以及性能监控等维护工具。
基于关系模型的数据库管理系统已日臻完善，并已作为商品化软件广泛应用于各行各业。它在各户服务器结构的分布式多用户环境中的应用，使数据库系统的应用进一步扩展。随着新型数据模型及数据管理的实现技术的推进，可以预期dbms软件的性能还将更新和完善，应用领域也将进一步地拓宽。
它所提供的功能有以下几项：
（1）数据定义功能。DBMS提供相应数据语言来定义（DDL）数据库结构，它们是刻画数据库框架，并被保存在数据字典中。
（2）数据存取功能。DBMS提供数据操纵语言（DML），实现对数据库数据的基本存取操作：检索，插入，修改和删除。
（3）数据库运行管理功能。DBMS提供数据控制功能，即是数据的安全性、完整性和并发控制等对数据库运行进行有效地控制和管理，以确保数据正确有效。
（4）数据库的建立和维护功能。包括数据库初始数据的装入，数据库的转储、恢复、重组织，系统性能监视、分析等功能。
（5）数据库的传输。DBMS提供处理数据的传输，实现用户程序与DBMS之间的通信，通常与操作系统协调完成。
着名数据库管理系统
MS SQL
SYBASE
DB2
ORACLE
MySQL
ACCESS
VF
常见的数据库管理系统
目前有许多数据库产品，如Oracle、Sybase、Informix、Microsoft SQL Server、Microsoft Access、Visual FoxPro等产品各以自己特有的功能，在数据库市场上占有一席之地。下面简要介绍几种常用的数据库管理系统。
Oracle
Oracle是一个最早商品化的关系型数据库管理系统，也是应用广泛、功能强大的数据库管理系统。Oracle作为一个通用的数据库管理系统，不仅具有完整的数据管理功能，还是一个分布式数据库系统，支持各种分布式功能，特别是支持Internet应用。作为一个应用开发环境，Oracle提供了一套界面友好、功能齐全的数据库开发工具。Oracle使用PL/SQL语言执行各种操作，具有可开放性、可移植性、可伸缩性等功能。特别是在Oracle 8i中，支持面向对象的功能，如支持类、方法、属性等，使得Oracle 产品成为一种对象/关系型数据库管理系统。
Microsoft SQL Server
Microsoft SQL Server是一种典型的关系型数据库管理系统，可以在许多操作系统上运行，它使用Transact-SQL语言完成数据操作。由于Microsoft SQL Server是开放式的系统，其它系统可以与它进行完好的交互操作。目前最新版本的产品为Microsoft SQL Server 2000，它具有可靠性、可伸缩性、可用性、可管理性等特点，为用户提供完整的数据库解决方案。
Microsoft Office
作为Microsoft Office组件之一的Microsoft Access是在Windows环境下非常流行的桌面型数据库管理系统。使用Microsoft Access无需编写任何代码，只需通过直观的可视化操作就可以完成大部分数据管理任务。在Microsoft Access数据库中，包括许多组成数据库的基本要素。这些要素是存储信息的表、显示人机交互界面的窗体、有效检索数据的查询、信息输出载体的报表、提高应用效率的宏、功能强大的模块工具等。它不仅可以通过ODBC与其它数据库相连，实现数据交换和共享，还可以与Word、Excel等办公软件进行数据交换和共享，并且通过对象链接与嵌入技术在数据库中嵌入和链接声音、图像等多媒体数据。
数据库管理系统选择原则
选择数据库管理系统时应从以下几个方面予以考虑：
(1) 构造数据库的难易程度。
需要分析数据库管理系统有没有范式的要求，即是否必须按照系统所规定的数据模型分析现实世界，建立相应的模型；数据库管理语句是否符合国际标准，符合国际标准则便于系统的维护、开发、移植；有没有面向用户的易用的开发工具；所支持的数据库容量，数据库的容量特性决定了数据库管理系统的使用范围。
(2) 程序开发的难易程度。
有无计算机辅助软件工程工具CASE——计算机辅助软件工程工具可以帮助开发者根据软件工程的方法提供各开发阶段的维护、编码环境，便于复杂软件的开发、维护。有无第四代语言的开发平台——第四代语言具有非过程语言的设计方法，用户不需编写复杂的过程性代码，易学、易懂、易维护。有无面向对象的设计平台——面向对象的设计思想十分接近人类的逻辑思维方式，便于开发和维护。对多媒体数据类型的支持——多媒体数据需求是今后发展的趋势，支持多媒体数据类型的数据库管理系统必将减少应用程序的开发和维护工作。
(3) 数据库管理系统的性能分析。
包括性能评估（响应时间、数据单位时间吞吐量）、性能监控（内外存使用情况、系统输入/输出速率、SQL语句的执行，数据库元组控制）、性能管理（参数设定与调整）。
(4) 对分布式应用的支持。
包括数据透明与网络透明程度。数据透明是指用户在应用中不需指出数据在网络中的什么节点上，数据库管理系统可以自动搜索网络，提取所需数据；网络透明是指用户在应用中无需指出网络所采用的协议。数据库管理系统自动将数据包转换成相应的协议数据。
(5) 并行处理能力。
支持多CPU模式的系统（SMP，CLUSTER，MPP），负载的分配形式，并行处理的颗粒度、范围。
(6) 可移植性和可括展性。
可移植性指垂直扩展和水平扩展能力。垂直扩展要求新平台能够支持低版本的平台，数据库客户机/服务器机制支持集中式管理模式，这样保证用户以前的投资和系统；水平扩展要求满足硬件上的扩展，支持从单CPU模式转换成多CPU并行机模式（ SMP, CLUSTER, MPP）
(7) 数据完整性约束。
数据完整性指数据的正确性和一致性保护，包括实体完整性、参照完整性、复杂的事务规则。
(8) 并发控制功能。
对于分布式数据库管理系统，并发控制功能是必不可少的。因为它面临的是多任务分布环境，可能会有多个用户点在同一时刻对同一数据进行读或写操作，为了保证数据的一致性，需要由数据库管理系统的并发控制功能来完成。评价并发控制的标准应从下面几方面加以考虑：
保证查询结果一致性方法
数据锁的颗粒度（数据锁的控制范围，表、页、元组等）
数据锁的升级管理功能
死锁的检测和解决方法
(9) 容错能力。
异常情况下对数据的容错处理。评价标准：硬件的容错，有无磁盘镜象处理功能软件的容错，有无软件方法异常情况的容错功能
(10) 安全性控制
包括安全保密的程度（帐户管理、用户权限、网络安全控制、数据约束）
(11) 支持汉字处理能力
包括数据库描述语言的汉字处理能力（表名、域名、数据）和数据库开发工具对汉字的支持能力。
㈢ 深挖Kubernetes存储为何如此难及其解决方案
以Kubernetes为代表的容器编排工具在应用开发部署领域起正发挥着颠覆性的变革作用。随着微服务架构的发展，从开发人员的角度来看，应用逻辑架构与基础设施架构之间开始解耦，这意味着开发者能够将精力更多集中在软件构建以及价值交付身上。
当管理Docker镜像的时候，Kubernetes也让实际应用变的十分便捷灵活。在利用Kubernetes进行容器架构的应用部署时，管理员们将在无需修改底层代码的前提下将其部署在任何位置——包括公有云、混合云乃至私有云。
虽然Kubernetes在扩展性、便携性与管理性等方面的表现都相当给力，但截至目前，它仍然不支持存储状态。与之对应的是，如今的大多数应用都是有状态的——换言之，要求在一定程度上配合外部存储资源。
Kubernetes架构本身非常灵活的，能够根据开发者的需求、规范以及实际负载情况，对容器进行随意创建与撤销。此外，Pod和容器还具有自我修复与复制能力。因此从本质上讲，它们的生命周期普遍非常短暂。
但是，现有持久存储解决方法无法支持动态的应用场景，而持久化存储也无法满足动态创建与撤销的需求。
当我们需要将有状态应用部署到其它基础架构平台，或者另一家内部或混合云供应商的环境中时，可移植性低下无疑将成为我们面临的巨大挑战。更具体地讲，持久化存储解决方案往往会锁定于特定云服务供应商，而无法灵活完成转移。
另外，云原生应用中的存储机制也相当复杂、难于理解。Kubernetes中的不少存储术语极易混淆，其中包含着复杂的含义与微妙的变化。再有，在原生Kubernetes、开源框架以及托管与付费服务之间还存在着诸多选项，这极大增加了开发人员在做出决定之前的考量与试验成本。
以下是CNCF列出的云原生存储可选方案：
我们首先从最简单的场景出发，即在Kubernetes当中部署一套数据库。具体流程包括：选择一套符合需求的数据库，让它在本地磁盘上运行，然后将其作为新的工作负载部署到集群当中。但是，由于数据库中存在的一些固有属性，这种方式往往无法带来符合预期的效果。
容器本身是基于无状态原则进行构建的，凭借这一天然属性，我们才能如此轻松地启动或撤销容器环境。由于不存在需要保存及迁移的数据，集群也就不需要同磁盘读写这类密集型操作绑定在一起了。
但对于数据库，其状态必须随时保存。如果以容器方式部署在集群当中的数据库不需要进行迁移，或者不需要频繁开关，那么其基本属性就相当于一种物理存储设备。在理想情况下，使用数据的容器应该与该数据库处于同一Pod当中。
当然，这并不是说将数据库部署在容器中的作法不可取。在某些应用场景下，这样的设计完全能够满足需求。举例来说，在测试环境或者处理非生产级数据时，由于总体数据量很小，将数据库纳入集群完全没有问题。但在实际生产中，开发人员往往需要仰仗于外部存储机制。
Kubernetes到底是如何与存储资源彼此通信的？其利用的是控制层接口。这些接口负责将Kubernetes与外部存储相对接。接入Kubernetes的外部存储解决方案被称为“卷插件（Volume Plugins）”。正是有了卷插件的存在，存储资源才得以抽象化并实现可移植性。
以前，卷插件一般由核心Kubernetes代码库进行构建、链接、编译以及装载。这样就极大的限制了开发人员的发挥空间，同时也带来了额外的维护开销。因此，项目维护人员们决定在Kubernete的代码库上增加一些新的存储功能。
随着CSI以及Flexvolume的引入，卷插件如今可以在集群中直接部署，而完全无需更改代码库。
原生Kubernetes与存储
持久卷是由管理员负责配置的存储单元，它们独立于任何单一Pod之外，因此不受Pod生命周期的影响。
存储资源有两种使用方式：静态存储与动态存储。
实际上，静态定义的持久卷并不能适应Kubernetes的可移植特性，因为存储资源具有对环境的依赖性——例如AWS EBS或者GCE Persistent Disk。另外，手动绑定还需要根据不同供应商的存储方案修改YAML文件。
在资源分配方面，静态配置实际上也违背了Kubernetes的设计原则。后者的CPU与内存并非事先被分配好绑定在Pod或者容器上，而是以被动态形式进行分配。
通过简单的说明，相信大家已经了解了原生Kubernetes对外部存储资源的使用方式。当然，这里仅仅做出概括，实际使用场景中还有更多其它因素需要考量。
CSI——容器存储接口
下面来看容器存储接口（简称CSI）。CSI是由CNCF存储工作组创建的统一标准，旨在定义一个标准的容器存储接口，从而使存储驱动程序能够在任意容器架构下正常起效。
CSI规范目前已经在Kubernetes中得到普及，大量驱动插件被预先部署在Kubernetes集群内供开发人员使用。如此一来，我们就可以利用Kubernetes上的CSI卷来访问与CSI兼容的开放存储卷。
CSI的引入，意味着存储资源能够作为Kubernetes集群上的另一种工作负载实现容器化以及部署。
相关开源项目
目前，围绕云原生技术涌现出大量工具与项目。但作为生产场景中的一大突出问题，我们往往很难在云原生架构中选择最合适的开源项目。换言之，解决方案选项太多，反而令存储需求变得更难解决。
我们再看一次CNCF列出的云原生存储的可选方案：
下面我会分享一下当下流行的存储方案Ceph与Rook，还有Rancher开源的容器化分布式存储Longhorn。
Ceph
Ceph是一种动态托管、横向扩展的分布式存储集群。Ceph面向存储资源提供一种逻辑抽象机制，其设计理念包括无单点故障、自管理以及软件定义等特性。Ceph可以面向同一套存储集群分别提供块存储、对象存储以及文件存储的对应接口。
Ceph架构相当复杂的，其中使用到大量的底层技术，例如RADOS、librados、RADOSGW、RDB、CRUSH算法，外加monitor、OSD以及MDS等功能性组件。这里我们先不谈它的底层架构，关键在于Ceph属于一种分布式存储集群，这使得扩展更便利、能够在不牺牲性能的前提下消除单点故障，且提供涵盖对象存储、块存储以及文件存储的统一存储体系。
Ceph架构图
Rook
另一个有趣且颇具人气的项目是Rook，这是一项旨在将Kubernetes与Ceph融合起来的技术方案。从本质上讲，它将计算节点和存储节点放进了同一个集群当中。
Rook是一种云原生编排器，并对Kubernetes做出扩展。Rook允许用户将Ceph放置在容器内，同时提供卷管理逻辑以立足Kubernetes之上实现Ceph的可靠运行。Rook还使本应由集群管理员操作的多种任务完成了自动化实现，其中包括部署、引导、配置、扩展以及负载均衡等等。
Rook自身不具备持久状态，也不需要单独管理。这，才是真正与Kubernetes设计原则相符的存储资源管理方案。
Rook凭借着将Ceph与Kubernetes协同起来的强大能力而颇受欢迎，在GitHub上获得近4000颗星，1600多万次的下载，并吸引到100多名贡献者，现已进入CNCF孵化阶段。
Longhorn
Longhorn项目是Rancher Labs推出的开源的基于云和容器部署的分布式块存储新方式。Longhorn遵循微服务的原则，利用容器将小型独立组件构建为分布式块存储，并使用容器编排来协调这些组件，形成弹性分布式系统。
如今，基于云和容器的部署规模日益扩大，分布式块存储系统也正变得越来越复杂，单个存储控制器上的volume数量在不断增加。2000年代初，存储控制器上的volume数量只有几十个，但现代云环境却需要数万到数百万的分布式块存储卷。存储控制器变成了高度复杂的分布式系统。
Longhorn充分利用了近年来关于 如何编排大量的容器和虚拟机的核心技术 。例如，Longhorn并没有构建一个可以扩展到100,000个volume的高度复杂的控制器，而是出于让存储控制器简单轻便的考虑，创建了100,000个单独的控制器。然后，我们可以利用像Kubernetes这样的最先进的编排系统来调度这些独立的控制器，共享一组磁盘中的资源，协同工作，形成一个弹性的分布式块存储系统。
Longhorn基于微服务的设计还有很多其他优势。因为每个volume都有自己的控制器，在升级每个volume的控制器和replica容器时，是不会导致IO操作明显的中断的。Longhorn可以创建一个长期运行的工作来编排所有live volume的升级，同时确保不会中断系统正在进行的操作。为确保升级不会导致意外的问题，Longhorn可以选择升级一小部分volume，并在升级过程中出现问题时回滚到旧版本。这些做法在现代微服务应用中已得到广泛应用，但在存储系统中并不常见。希望Longhorn可以 助力于微服务在存储领域的更多应用。
结 语
对于实际应用层面出现的任何问题，最重要的自然是判断需求、设计系统或者选择适当的工具。同样的道理也适用于云原生环境。虽然具体问题非常复杂，但也必然会出现大量工具方案尝试解决。随着云原生世界的持续发展，我们可以肯定，新的解决方案将不断涌现。未来，一切都会更加美好！
㈣ 常用的数据库软件各自有什么特点
目前，商品化的数据库管理系统以关系型数据库为主导产品，技术比较成熟。面向对象的数据库管理系统虽然技术先进，数据库易于开发、维护，但尚未有成熟的产品。国际国内的主导关系型数据库管理系统有Oracle、Sybase、INFORMIX和INGRES。这些产品都支持多平台，如 UNIX、VMS、Windows，但支持的程度不一样。IBM的DB2也是成熟的关系型数据库。但是，DB2是内嵌于IBM的AS/400系列机中，只支持OS/400操作系统。
1.MySQL
MySQL是最受欢迎的开源SQL数据库管理系统，它由 MySQL AB开发、发布和支持。MySQL AB是一家基于MySQL开发人员的商业公司，它是一家使用了一种成功的商业模式来结合开源价值和方法论的第二代开源公司。MySQL是MySQL AB的注册商标。
MySQL是一个快速的、多线程、多用户和健壮的SQL数据库服务器。MySQL服务器支持关键任务、重负载生产系统的使用，也可以将它嵌入到一个大配置(mass- deployed)的软件中去。
与其他数据库管理系统相比，MySQL具有以下优势：
(1)MySQL是一个关系数据库管理系统。
(2)MySQL是开源的。
(3)MySQL服务器是一个快速的、可靠的和易于使用的数据库服务器。
(4)MySQL服务器工作在客户/服务器或嵌入系统中。
(5)有大量的MySQL软件可以使用。
2.SQL Server
SQL Server是由微软开发的数据库管理系统，是Web上最流行的用于存储数据的数据库，它已广泛用于电子商务、银行、保险、电力等与数据库有关的行业。
目前最新版本是SQL Server 2005，它只能在Windows上运行，操作系统的系统稳定性对数据库十分重要。并行实施和共存模型并不成熟，很难处理日益增多的用户数和数据卷，伸缩性有限。
SQL Server 提供了众多的Web和电子商务功能，如对XML和Internet标准的丰富支持，通过Web对数据进行轻松安全的访问，具有强大的、灵活的、基于Web的和安全的应用程序管理等。而且，由于其易操作性及其友好的操作界面，深受广大用户的喜爱。
3.Oracle
提起数据库，第一个想到的公司，一般都会是Oracle(甲骨文)。该公司成立于1977年，最初是一家专门开发数据库的公司。Oracle在数据库领域一直处于领先地位。 1984年，首先将关系数据库转到了桌面计算机上。然后，Oracle5率先推出了分布式数据库、客户/服务器结构等崭新的概念。Oracle 6首创行锁定模式以及对称多处理计算机的支持……最新的Oracle 8主要增加了对象技术，成为关系—对象数据库系统。目前，Oracle产品覆盖了大、中、小型机等几十种机型，Oracle数据库成为世界上使用最广泛的关系数据系统之一。
Oracle数据库产品具有以下优良特性。
(1)兼容性
Oracle产品采用标准SQL，并经过美国国家标准技术所(NIST)测试。与IBM SQL/DS、DB2、INGRES、IDMS/R等兼容。
(2)可移植性
Oracle的产品可运行于很宽范围的硬件与操作系统平台上。可以安装在70种以上不同的大、中、小型机上；可在VMS、DOS、UNIX、Windows等多种操作系统下工作。
(3)可联结性
Oracle能与多种通讯网络相连，支持各种协议(TCP/IP、DECnet、LU6.2等)。
(4)高生产率
Oracle产品提供了多种开发工具，能极大地方便用户进行进一步的开发。
(5)开放性
Oracle良好的兼容性、可移植性、可连接性和高生产率使Oracle RDBMS具有良好的开放性。
4.Sybase
1984年，Mark B. Hiffman和Robert Epstern创建了Sybase公司，并在1987年推出了Sybase数据库产品。Sybase主要有三种版本：一是UNIX操作系统下运行的版本； 二是Novell Netware环境下运行的版本；三是Windows NT环境下运行的版本。对UNIX操作系统，目前应用最广泛的是SYBASE 10及SYABSE 11 for SCO UNIX。
Sybase数据库的特点：
(1)它是基于客户/服务器体系结构的数据库。
(2)它是真正开放的数据库。
(3)它是一种高性能的数据库。
5.DB2
DB2是内嵌于IBM的AS/400系统上的数据库管理系统，直接由硬件支持。它支持标准的SQL语言，具有与异种数据库相连的GATEWAY。因此它具有速度快、可靠性好的优点。但是，只有硬件平台选择了IBM的AS/400，才能选择使用DB2数据库管理系统。
DB2能在所有主流平台上运行(包括Windows)，最适于海量数据。
DB2在企业级的应用最为广泛，在全球的500家最大的企业中，几乎85%以上都用DB2数据库服务器，而国内到1997年约占5%。
除此之外，还有微软的 Access数据库、FoxPro数据库等。既然现在有这么多的数据库系统，那么在游戏编程时应该选择什么样的数据库呢？首要的原则就是根据实际需要，另一方面还要考虑游戏开发预算。现在常用的数据库有：SQL Server、My SQL、Oracle、FoxPro。其中MySQL是一个完全免费的数据库系统，其功能也具备了标准数据库的功能，因此，在独立制作时，建议使用。 Oracle虽然功能强劲，但它毕竟是为商业用途而存在的，目前很少在游戏中使用到。
㈤ 嵌入式中的移植是什么意思，移植系统呢
与其它操作系统相比，Linux最大的特点：它是一款遵循GPL的操作系统，我们可以自由
地使用、修改、和扩展它。正是由于这一特色，Linux受到越来越多人士的青睐。于是，
一个经常会被探讨的问题出现了，即关于Linux系统的移植。对于操作系统而言，这种移
植通常是跨平台的、与硬件相关的，即硬件系统结构、甚至CPU不同。下面就让我们来看
看在Linux系统移植方面，我们都需要做些什么。
一、Linux系统移植的两大部分
对于系统移植而言，Linux系统实际上由两个比较独立的部分组成，即内核部分和系
统部分。通常启动一个Linux系统的过程是这样的：一个不隶属于任何操作系统的加载程
序将Linux部分内核调肢兄慧入内存，并将控制权交给内存中Linux内核的第一行代码。加载程
序的工作就完了，此后Linux要将自己的剩余部分全部加载到内存（如果有的话，视硬件
平台的不同而不同），初始化所有的设备，在内存中建立好所需的数据结构（有关进程
、设备、内存等）。到此为止Linux内核的工作告一段落，内核已经控制了所有硬件设备
。至于操作和使用这些硬件设备，则轮到系统部分上场了。内核加载根设备并启动init
守护进程，init守护进程会根据配置文件加载文件系统、配置网络、服务进程、终端等
。一旦终端初始化完毕，我们就会看到系统的欢迎界面了。小结一下：
(1)内核部分初始化和控制所有硬件设备（严格说不是所有，而是绝大部分），为内存
管理、进程管理、设备读写等工作做好一切准备。
(2)系统部分加载必需的设备，配置各种环境以便用户可以使用整个系统。
二、系统移植所必需的环境
在进一步叙述之前，我们有必要提一下做系统移植所必需的环境。
首先，需要一个新版本的gcc。对于一个准备系统移植的程序员而言，“新”到什么
程度应该心里有数。做跨平台编译，gcc也许是最好的选择。另外，Linux内核依赖许多
gcc特有的特性，非它不可。如果你已经会使用gcc并实地操练过多回，那你只需要再进
一步巩固一下跨平台编译的操作即可。两种编译环境是可用的：非目标平台上的Linux或
目标平台上的非Linux系统，除非你的开发平台过于特殊，否则你一定能够找到你能用的
gcc。
其次，编译链接库是必需的，而且必须是目标平台的编译链接库。通常这历答是一个枯
燥、繁琐、又丝毫没有成就感的过程。幸运的话，会有现成的链接库可以用。否则，你
需要自己用gcc建立它。
最后，需要目标平台的所有文档，越多越好。如果有一定的开发支持/仿真环境，L
oader（加载程序）则最好，这些可以帮助你减少移植过程中浪费在琐事上的时间。
三、Linux系统移植
接下来我们从内核和系统两个方面描述一下移植中的关键。
(1) 内存移植
Linux系统采用了相对来说并不是很灵活的单一内核机制，但这丝毫没有影响Linux
系统的平台无关性和可扩展性。Linux使用了两种途径分别解决这些问题，很干净利落，
丝毫不拖泥带水，而且十分清晰易懂。分离硬件相关代码和硬件无关代码，使上层代码
永远不必关心低层换用了什么代码，如何完成了操作。不论对x86上还是在Alpha平台上
分配一块内存，对上层代码而言没什么不同。硬件相关部分的代码不多，占总代码量的
很少一部分。所以对更换硬件平台来说，没有什么真正的负担。另一方面，Linux使用内
核机制很好地解决了扩展的问题，一堆代码可以在需要的时候轻松地加载或卸下，象随
身听，需要的时候带上，不需要时则锁在抽屉里。
Linux内核可以视为由五个功能部分组成：进程管理（包括调度和通信）、内存管理
、设备管理、虚拟文件系统、网络。它们之间有着复杂的调用关系，但幸运的是，在移
植中不会触及到太多，因为Linux内核良好的分层结构将硬件相关的代码独立出来。何谓
硬件相关，何谓无关？以进程管理为例，对进程的时间片轮转调度算法在所有平台的Li
nux中都是一样的，它是与平台无关的；而用来在进程中切换的实现在不同的CPU上是不
同的，因此需要针对该平台编写代码，这就是平台相关的。上面所讲的五个部分的顺序
不是随便排的，从前到后分别代表着它们与硬件设备的相关程度。越靠前越高，后面的
两个虚拟文件系统和网络则几乎与平台无关，它们由设备管理中所支持尘森的驱动程序提供
底层支持。因此，在做系统移植的时候，需要改动的就是进程管理、内存管理和设备管
理中被独立出来的那部分即硬件相关部分的代码。在Linux代码树下，这部分代码全部在
arch目录下。
如果你的目标平台已经被Linux核心所支持的话，那么你是幸运的，因为已经没有太
多的工作让你去做。只要你的交叉编译环境是正确的，你只需要简单的配置、编译就可
以得到目标代码。否则，需要你去编写，或修改一些代码。只需修改平台相关部分的代
码即可。但需要对目标平台，主要是对CPU的透彻理解。在Linux的代码树下，可以看到
，这部分的典型代码量为：2万行左右C代码和2千行左右的汇编（C代码中通常包含许多
伪汇编指令，因此实际上纯C代码要少很多），这部分工作量是不可小看的。它包含了对
绝大多数硬件的底层操作，涉及IRQ、内存页表、快表、浮点处理、时钟、多处理器同步
等问题，频繁的端口编程意味着需要你将目标平台的文档用C语言重写一遍。这就是为什
么说目标平台的文档极其重要。
代码量最大的部分是被核心直接调用的底层支持部分，这部分代码在arch/xxx/ker
nel下(xxx是平台名称)。这些代码重写了内核所需调用的所有函数。因为接口函数是固
定的，所以这里更象是为硬件平台编写API。不同的系统平台，主要有以下几方面的不同
：
进程管理底层代码：从硬件系统的角度来看，进程管理就是CPU的管理。在不同的硬
件平台上，这有很大的不同。CPU中用的寄存器结构不同，上下文切换的方式、现场的保
存和恢复、栈的处理都不同，这些内容主要由CPU开发手册所描述。通常来说，CPU的所
有功能和状态对于Linux不一定有意义。实现时，需要在最小的开发代价和最好的系统性
能之间加以权衡。
* BIOS接口代码：这一名称似乎并不太准确，因为它沿用了PC一贯的叫法。但在不致引
起混淆的情况下我们还是这么叫它。在通用平台上，通常有基本输入输出系统供操作系
统使用，在PC上是BIOS，在SPARC上是PROM，在很多非通用系统上甚至并没有这样的东西
。多数情况下，Linux不依赖基本输入输出系统，但在某些系统里，Linux需要通过基本
输入输出系统中得到重要的设备参数。移植中，这部分代码通常需要完全改写。
* 时钟、中断等板上设备支持代码：即使在同一种CPU的平台上，也会存在不同的板上外
设，异种CPU平台上更是如此。不同的系统组态需要不同的初始化代码。很典型的例子就
是MIPS平台，看看arc/mips/的代码，与其它系统比较一下就知道。因为MIPS平台被OEM
得最广，在嵌入式领域应用最多（相对其它几种CPU而言）。甚至同一种MIPS芯片被不同
厂家封装再配上不同的芯片组。因此要为这些不同的MIPS平台分别编写不同的代码。
* 特殊结构代码：如多处理器支持等。其实每一种CPU都是十分特殊的，熟悉x86平台的
人都知道x86系列CPU着名的实模式与虚模式的区别，而在SPARC平台上根本就没有这个概
念。这就导致了很大的不同：PC机上的Linux在获得控制权后不久就开始切换到虚模式，
SPARC机器上则没有这段代码。又如电源管理的支持更是多种多样，不同的CPU有着不同
的实现方式（特殊的电源管理方式甚至被厂商标榜）。在这种情况下，除非放弃对电源
管理的支持，否则必须重写代码。
还有一部分代码量不多，但不能忽视的部分是在arch/xxx/mm/下的内存管理部分。
所有与平台相关的内存管理代码全部在这里。这部分代码完成内存的初始化和各种与内
存管理相关的数据结构的建立。Linux使用了基于页式管理的虚拟存储技术，而CPU发展
的趋势是：为了提高性能，实现内存管理的功能单元统统被集成到CPU中。因此内存管理
成为一个与CPU十分相关的工作。同时内存管理的效率也是最影响系统性能的因素之一。
内存可以说是计算机系统中最频繁访问的设备，如果每次内存访问时多占用一个时钟周
期，那就有可能将系统性能降低到不可忍受。在Linux系统里，不同平台上的内存管理代
码的差异程度是令人吃惊的，可以说是差异最大的。不同的CPU有不同的内存管理方式，
同一种CPU还会有不同的内存管理模式。Linux是从32位硬件平台上发展起来的操作系统
，但是现在已经有数种64位平台出现。在64位平台上，可用内存范围增大到原来的232倍
，其间差异可略窥一斑了。鉴于这部分代码的重要性和复杂性，移植工作在这里变得相
当谨慎。有些平台上甚至只是用最保守的内存管理模式。如在SPARC平台上的页面大小可
以是多种尺寸，为了简单和可靠起见，SPARC版的Linux只是用了8K页面这一种模式。这
一状况直到2.4版才得以改善。
除了上面所讲的之外，还有一些代码需要考虑，但相对来说次要一些。如浮点运算
的支持。较完美的做法是对FPU编程，由硬件完成浮点运算。但在某些时候，浮点并不重
要，甚至CPU根本就不支持浮点。这时候就可以根据需求来取舍。
对于内核移植的讨论到此为止。实际上，还有一些移植工作需要同时考虑，但很难
说这是属于内核范畴还是属于驱动程序范畴，比如说显示设备的支持，和内核十分相关
，但在逻辑上又不属于内核，并且在移植上也更像是驱动程序的开发。因此不在这里讨
论。
(2)系统移植
当内核移植完毕后，可以说所有的移植工作就已经完成大半了。就是说，当内核在
交叉编译成功后，加载到目标平台上正常启动，并出现类似VFS: Can抰 mount root fi
le system的提示时，则表示可以开始系统移植方面的工作了。系统移植实际上是一个最
小系统的重建过程。许多Linux爱好者有过建立Linux系统应急盘的经验，与其不同的是
，你需要使用目标平台上的二进制代码生成这个最小系统。包括：init、libc库、驱动
模块、必需的应用程序和系统配置脚本。一旦这些工作完成，移植工作就进入联调阶段
了。
一个比较容易的系统部分移植办法是：先着手建立开发平台上的最小系统，保证这
套最小系统在开发平台上正确运行。这样可以避免由于最小系统本身的逻辑错误而带来
的麻烦。由于最小系统中是多个应用程序相互配合工作，有时出现的问题不在代码本身
而在系统的逻辑结构上。
Linux系统移植工作至少要包括上述的内容，除此之外，有一些看不见的开发工作也
是不可忽视的，如某个特殊设备的驱动程序，为调试内核而做的远程调试工作等。另外
，同样的一次移植工作，显然符合最小功能集的移植和完美移植是不一样的；向16位移
植和向64位移植也是不一样的。
在移植中通常会遇见的问题是试运行时锁死或崩溃，在系统部分移植时要好办些，
因为可以容易地定位错误根源，而在核心移植时确实很让人头疼。虽然可以通过串口对
运行着的内核进行调试，但是在多任务情况下，有很多现象是不可重现的。又如，在初
始化的开始，很多设备还没法确定状态，甚至串口还没有初始化。对于这种情况没有什
么很好的解决办法，好的开发/仿真平台很重要，另外要多增加反映系统运行状态的调试
代码；再者要吃透硬件平台的文档。硬件平台厂商的专业支持也是很重要的。
还有一点很重要：Linux本身是基于GPL的操作系统，移植时，可以充分发挥GPL的优
势，让更多的爱好者参与进来，向共同的目标前进。
㈥ 程序执行的四个特性 操作系统
嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
一、嵌入式操作系统的发展
作为嵌入式系统（包括硬、软件系统）极为重要的组成部分的嵌入式操作系统，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
嵌入式操作系统伴随着嵌入式系统的发展经历了四个比较明显的阶段：
第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段，以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。应用于一些专业性极强的工业控制系统中，通过汇编语言编程对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。
第二阶段：以嵌人式CPU为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统。CPU种类繁多，通用性比较差；系统开销小，效率高；一般配备系统仿真器，操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够友好；系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。
第三阶段：通用的嵌人式实时操作系统阶段，以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统。能运行于各种类型的微处理器上，兼容性好；内核精小、效率高，具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口（APl）；嵌入式应用软件丰富。
第四阶段：以基于Intemet为标志的嵌入式系统。这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于lnlemet之外，但随着Intemet的发展以及Intemet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Intemet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。
二、使用实时操作系统的必要性
嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。
1．嵌人式实时操作系统提高了系统的可靠性。在控制系统中，出于安全方面的考虑，要求系统起码不能崩溃，而且还要有自愈能力。不仅要求在硬件设计方面提高系统的可靠性和抗干扰性，而且也应在软件设计方面提高系统的抗干扰性，尽可能地减少安全漏洞和不可靠的隐患。长期以来的前后台系统软件设计在遇到强干扰时，使得运行的程序产生异常、出错、跑飞，甚至死循环，造成了系统的崩溃。而实时操作系统管理的系统，这种干扰可能只是引起若干进程中的一个被破坏，可以通过系统运行的系统监控进程对其进行修复。通常情况下，这个系统监视进程用来监视各进程运行状况，遇到异常情况时采取一些利于系统稳定可靠的措施，如把有问题的任务清除掉。
2．提高了开发效率，缩短了开发周期。在嵌入式实时操作系统环境下，开发一个复杂的应用程序，通常可以按照软件工程中的解耦原则将整个程序分解为多个任务模块。每个任务模块的调试、修改几乎不影响其他模块。商业软件一般都提供了良好的多任务调试环境。
3．嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。32位CPU比8、16位CPU快，另外它本来是为运行多用户、多任务操作系统而设计的，特别适于运行多任务实时系统。32位CPU采用利于提高系统可靠性和稳定性的设计，使其更容易做到不崩溃。例如，CPU运行状态分为系统态和用户态。将系统堆栈和用户堆栈分开，以及实时地给出CPU的运行状态等，允许用户在系统设计中从硬件和软件两方面对实时内核的运行实施保护。如果还是采用以前的前后台方式，则无法发挥32位CPU的优势。从某种意义上说，没有操作系统的计算机（裸机）是没有用的。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。
三、嵌入式操作系统选型
当我们在设计信息电器、数字医疗设备等嵌入式产品时，嵌入式操作系统的选择至关重要。一般而言，在选择嵌入式操作系统时，可以遵循以下原则。总的来说，就是“做加法还是做减法”的问题。
（一）市场进入时间
制定产品时间表与选择操作系统有关系，实际产品和一般演示是不同的。目前是Windows程序员可能是人力资源最丰富的。现成资源最多的也就可能是WinCE。使用WinCE能够很快进入市场。因为WinCE+X86做产品实际上是在做减法，去掉你不要的功能，能很快出产品，但伴随的可能是成本高，核心竞争力差。而某些高效的操作系统可能由于编程人员缺乏，或由于这方面的技术积累不够，影响开发进度。
（二）可移植性
操作系统相关性。当进行嵌入式软件开发时，可移植性是要重点考虑的问题。良好的软件移植性应该比较好，可以在不同平台、不同系统上运行，跟操作系统无关。软件的通用性和软件的性能通常是矛盾的。即通用以损失某些特定情况下的优化性能为代价。很难设想开发一个嵌入式浏览器而仅能在某一特定环境下应用。反过来说，当产品与平台和操作系统紧密结合时，往往你的产品的特色就蕴含其中。
（三）可利用资源
产品开发不同于学术课题研究，它是以快速、低成本、高质量的推出适合用户需求的产品为目的的。集中精力研发出产品的特色，其他功能尽量由操作系统附加或采用第三方产品，因此操作系统的可利用资源对于选型是一个重要参考条件。Linux和WinCE都有大量的资源可以利用，这是他们被看好的重要原因。其他有些实时操作系统由于比较封闭，开发时可以利用的资源比较少，因此多数功能需要自己独立开发。从而影响开发进度。近来的市场需求显示，越来越多的嵌入式系统，均要求提供全功能的Web浏览器。而这要求有一个高性能、高可靠的GUI的支持。
（四）系统定制能力
信息产品不同于传统PC的Wintel结构的单纯性，用户的需求是千差万别的，硬件平台也都不一样，所以对系统的定制能力提出了要求。要分析产品是否对系统底层有改动的需求，这种改动是否伴随着产品特色?Linux由于其源代码开放的天生魅力，在定制能力方面具有优势。随着WinCE3.0原码的开放，以及微软在嵌入式领域力度的加强，其定制能力会有所提升。
（五）成本
成本是所有产品不得不考虑的问题。操作系统的选择会对成本有什么影响呢?Linux免费，WinCE等商业系统需要支付许可证使用费，但这都不是问题的答案。成本是需要综合权衡以后进行考虑的——选择某一系统可能会对其他一系列的因素产生影响，如对硬件设备的选型、人员投入、以及公司管理和与其他合作伙伴的共同开发之间的沟通等许多方面的影响。
（六）中文内核支持
国内产品需要对中文的支持。由于操作系统多数是采用西文方式，是否支持双字节编码方式，是否遵循GBK，GBl8030等各种国家标准，是否支持中文输入与处理，是否提供第三方中文输入接口是针对国内用户的嵌入式产品的必需考虑的重要因素。
上面提到用WinCE+x86出产品是减法，这实际上就是所谓PC家电化；另外一种做法是加法，利用家电行业的硬件解决方案（绝大部分是非x86的）加以改进，加上嵌入式操作系统，再加上应用软件。这是所谓家电PC化的做法，这种加法的优势是成本低，特色突出，缺点是产品研发周期长，难度大（需要深入了解硬件和操作系统）。如果选择这种做法，Linux是一个好选择，它让你能够深入到系统底层，如果你愿意并且有能力。
四、几种代表性嵌入式操作系统比较
（一）VxWorks
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。
VxWorks具有可裁剪微内核结构；高效的任务管理；灵活的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX 1003．1b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完整的TCP/IP网络协议等。
然而其价格昂贵。由于操作系统本身以及开发环境都是专有的，价格一般都比较高，通常需花费10万元人民币以上才能建起一个可用的开发环境，对每一个应用一般还要另外收取版税。一般不通供源代码，只提供二进制代码。由于它们都是专用操作系统，需要专门的技术人员掌握开发技术和维护，所以软件的开发和维护成本都非常高。支持的硬件数量有限。
（二）Windows CE
Windows CE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操作系统。为建立针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台，它能在多种处理器体系结构上运行，并且通常适用于那些对内存占用空间具有一定限制的设备。它是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核需要至少200KB的ROM。由于嵌入式产品的体积、成本等方面有较严格的要求，所以处理器部分占用空间应尽可能的小。系统的可用内存和外存数量也要受限制，而嵌入式操作系统就运行在有限的内存（一般在ROM或快闪存储器）中，因此就对操作系统的规模、效率等提出了较高的要求。从技术角度上讲，Windows CE作为嵌入式操作系统有很多的缺陷：没有开放源代码，使应用开发人员很难实现产品的定制；在效率、功耗方面的表现并不出色，而且和Windows一样占用过的系统内存，运用程序庞大；版权许可费也是厂商不得不考虑的因素。
（三）嵌入式Linux
这是嵌入式操作系统的一个新成员，其最大的特点是源代码公开并且遵循GPL协议，在近一年多以来成为研究热点，据IDG预测嵌入式Linux将占未来两年的嵌入式操作系统份额的50%。
由于其源代码公开，人们可以任意修改，以满足自己的应用，并且查错也很容易。遵从GPL，无须为每例应用交纳许可证费。有大量的应用软件可用。其中大部分都遵从GPL，是开放源代码和免费的。可以稍加修改后应用于用户自己的系统。 有大量的免费的优秀的开发工具，且都遵从GPL，是开放源代码的。有庞大的开发人员群体。无需专门的人才，只要懂Unix/Linux和C语言即可。随着Linux在中国的普及，这类人才越来越多。所以软件的开发和维护成本很低。优秀的网络功能，这在Internet时代尤其重要。稳定——这是Linux本身具备的一个很大优点。内核精悍，运行所需资源少，十分适合嵌入式应用。
支持的硬件数量庞大。嵌入式Linux和普通Linux并无本质区别，PC上用到的硬件嵌入式Linux几乎都支持。而且各种硬件的驱动程序源代码都可以得到，为用户编写自己专有硬件的驱动程序带来很大方便。
在嵌入式系统上运行Linux的一个缺点是Linux体系提供实时性能需要添加实时软件模块。而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程序的部分。由于这些实时软件模块是在内核空间运行的，因此代码错误可能会破坏操作系统从而影响整个系统的可靠性，这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。
（四）µC/OS一Ⅱ
µC/OS一Ⅱ是着名的源代码公开的实时内核，是专为嵌入式应用设计的，可用于8位，16位和32位单片机或数字信号处理器（DSP）。它是在原版本µC/OS的基础上做了重大改进与升级，并有了近十年的使用实践，有许多成功应用该实时内核的实例。它的主要特点如下：
1．公开源代码，容易就能把操作系统移植到各个不同的硬件平台上。
2．可移植性，绝大部分源代码是用C语言写的，便于移植到其他微处理器上。
3．可固化。
4．可裁剪性，有选择的使用需要的系统服务，以减少斗所需的存储空间。
5．占先式，完全是占先式的实时内核，即总是运行就绪条件下优先级最高的任务。
6．多任务，可管理64个任务，任务的优先级必须是不同的，不支持时间片轮转调度法。
7．可确定性，函数调用与服务的执行时间具有其可确定性，不依赖于任务的多少。
8．实用性和可靠性，成功应用该实时内核的实例，是其实用性和可靠性的最好证据。
由于µC/OS一Ⅱ仅是一个实时内核，这就意味着它不像其他实时存在系统那样提供给用户的只是一些API函数接口，还有很多工作需要用户自己去完成。
五、结束语
在嵌入式应用中，使用实时操作系统（RTOS）是当前嵌入式应用的一个特点，一种趋势，也是单片机应用从低水平向高水平的一个进步。在实际的应用中，根据不同的要求和条件选择合适的操作系统，使开发工作更容易，设计出更完美的嵌入式系统。