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          基于USB接口的微型桌面Linux系統(tǒng)設(shè)計方案

          作者: 時間:2012-07-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/154299.htm

          1 引言

          隨著 3.0 標準的發(fā)布,存儲容量為8GB 至128GB 的 移動存儲設(shè)備成為主流。由于USB盤體積小、攜帶方便、同時具有熱插拔功能,給移動數(shù)據(jù)存儲帶來了便利。而開源的 操作具有的高可靠性和安全性、廣泛的硬件支持、靈活實用的可定制性等特點,使得 在辦公應(yīng)用方面也逐步受到人們的青睞。如果在USB 的移動存儲設(shè)備上實現(xiàn)一個 ,將是一個不錯選擇。然而,將標準的Linux 發(fā)行版系統(tǒng)安裝在USB盤上,將占用近2G 的存儲空間,其中有許多軟件我們移動辦公并不需要。同時,人們從數(shù)據(jù)安全性角度的考慮,希望在不使用原有宿主機操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的前提下進行便捷的移動辦公。因此本文將從LFS 系統(tǒng)開始,在USB 盤上搭建Linux 桌面系統(tǒng),實現(xiàn)操作系統(tǒng)與辦公娛樂軟件的一體化,并采用squashfs 文件系統(tǒng)壓縮技術(shù),對整個系統(tǒng)進行壓縮,最后通過grub和initrd 實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動。

          2 微型桌面系統(tǒng)的構(gòu)成

          本文是在LFS Live CD 6.3 宿主系統(tǒng)上,通過LFS技術(shù)構(gòu)建基本Linux 系統(tǒng)后,使用chroot 命令轉(zhuǎn)入基本系統(tǒng),完成后續(xù)整個桌面系統(tǒng)的搭建。

          USB 盤的微型桌面系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 所示,由以下幾部分組成的:

          ①啟動引導(dǎo)管理器:選用Grub 0.97.Grub 程序是計算機加電啟動,引導(dǎo)到USB 盤設(shè)備后運行的第一個程序,其目的是將Linux 內(nèi)核從USB 盤加載到內(nèi)核中。

          然后轉(zhuǎn)由內(nèi)核執(zhí)行后續(xù)操作。

          ②內(nèi)核:作為Linux 操作系統(tǒng)的核心,它負責管理進程調(diào)度、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、進程間通信,并提供對主板、顯卡、網(wǎng)卡、聲卡、存儲器、USB 設(shè)備等驅(qū)動的支持。由于是移動系統(tǒng),面臨硬件平臺多樣性的問題,所以需要將一些常用基本驅(qū)動和USB 相關(guān)驅(qū)動編譯進內(nèi)核,而將squashfs、aufs、聲卡、顯卡等相關(guān)支持以模塊的形式動態(tài)加載,這樣在減少內(nèi)核鏡像大小的同時,提高了系統(tǒng)啟動時間。

          ③基本Linux 系統(tǒng):包括能夠正常啟動字符界面的基本文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、最常用的應(yīng)用程序、基本函數(shù)庫和相關(guān)的配置文件。

          ④圖形桌面系統(tǒng):桌面系統(tǒng)采用xfce4.6.2,并安裝如下應(yīng)用軟件:永中office 2009 辦公應(yīng)用軟件(集Word、Excel、PowerPoint 于一體);fcitx 中文輸入法;MPlayer 媒體播放軟件;網(wǎng)絡(luò)配置工具軟件;遠程桌面連接控件軟件;QQ;Vnc;實驗室自主研發(fā)的播放瀏覽一體化的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器Hfox[2];其他軟件:圖片查看器、文本編輯器、PDF 閱讀器、解壓縮軟件等。

          圖1 基于USB 接口的微型桌面Linux 系統(tǒng)的組成

          圖1 USB 接口的微型桌面Linux 系統(tǒng)的組成

          整個微型桌面系統(tǒng)安裝完成后要占用大約1.7GB磁盤空間,通過運行mksquashfs 命令壓縮成只讀系統(tǒng)鏡像system.squashfs(約495MB)。

          3 關(guān)鍵技術(shù)

          3.1 內(nèi)核編譯

          采用版本為2.6.27.27 的Linux 內(nèi)核。為使系統(tǒng)更精簡,部分模塊將不會被編譯進內(nèi)核:聲卡驅(qū)動模塊等。系統(tǒng)將由U 盤引導(dǎo),需要將SCSI 設(shè)備、Usbcore、Usb-storage 、Loopback device support 、RAM disksupport 和Initrd 等編譯到內(nèi)核中。

          將Squshfs、AUFS 編譯成模塊,通過Initrd 引導(dǎo)加載。

          常見的硬盤接口為IDE 和SATA,在Linux 中通常將這兩類硬盤標識為不同的盤符名。為了避免內(nèi)核掛載U 盤根系統(tǒng)出現(xiàn)盤符名不一致的情況,需要將IDE 和SATA 硬盤中盤符統(tǒng)一成/dev/sdX,在內(nèi)核編譯時需要加如下的選項:

          編譯出來的內(nèi)核會將這兩類硬盤同等對待。從而使不同接口硬盤的盤符名在Linux 中都統(tǒng)一為sdX,方便本系統(tǒng)的掛載。

          3.2 LFS 構(gòu)建系統(tǒng)

          LFS(Linux From Scratch 的縮寫),是從源代碼開始搭建的Linux 系統(tǒng)。LFS 有以下幾個優(yōu)點:

          ①LFS 是非常靈活的,可以根據(jù)自身需求定制。

          ②構(gòu)建的LFS 系統(tǒng)是一個非常緊湊的系統(tǒng),可以大大節(jié)省磁盤空間。

          ③LFS 可自定義安裝相關(guān)的安全補丁,系統(tǒng)有保障。

          本文目的是一款微型桌面系統(tǒng),根據(jù)其小巧靈活實用的特點,與使用標準的Linux 發(fā)行版和使用精簡的Linux 系統(tǒng)相比,LFS 更適合。

          3.3 SquashFS+LZMA 只讀壓縮系統(tǒng)

          構(gòu)建一個小型或嵌入式Linux 系統(tǒng),存儲設(shè)備(軟盤、U 盤等)的空間資源非常有限,因此壓縮應(yīng)盡可能用在各個方面。

          SquashFS 是一種在Linux 下使用的只讀壓縮文件系統(tǒng),是目前最好的壓縮文件系統(tǒng)之一,它的目的是為通用只讀文件系統(tǒng)使用。目前,SquashFS 壓縮文件系統(tǒng)應(yīng)用很廣,已在Linux Live CD 各發(fā)行版、嵌入式系統(tǒng)、以及在服務(wù)器及桌面系統(tǒng)中都有著大量的應(yīng)用。

          LZMA(Lempel-Ziv-Markov chain-Algorithm 的縮寫),是一個Deflate和LZ77算法改良和優(yōu)化后的壓縮算法,是目前最好的壓縮算法之一。

          SquashFS 默認的壓縮算法是GZIP,本文中采用給SquashFS 打補丁,使其支持LZMA 算法壓縮。實驗證明,通過LZMA 算法壓縮比GZIP 算法壓縮率更高,而壓縮時間比GZIP 算法稍長。通過對整個系統(tǒng)采用GZIP 和LZMA 算法進行Squashfs 壓縮,在壓縮時間和存儲空間的比較如表1 如示。

          表1 兩種壓縮算法的比較

          表1 兩種壓縮算法的比較

          目前Linux 內(nèi)核還不支持LZMA,在編譯內(nèi)核時需要將CONFIG_SQUASHFS*中所有值置為N;再單獨將帶LZMA 支持的Squshfs 編譯成模塊,通過動態(tài)加載方式運行。

          3.4 AUFS 聯(lián)合文件系統(tǒng)

          AUFS( Another UnionFS 的縮寫), 是一個與UnionFS 類似的可堆疊聯(lián)合文件系統(tǒng),它將多個目錄整合成單一的目錄,是Linux 文件系統(tǒng)聯(lián)合掛載的實現(xiàn)。

          linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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