小型系统与大型主机:非 x86 计算机上的 Linux

作者:Kira Scarlett

数千个 Linux 发行版运行在英特尔兼容的 x86 PC 上,但这些系统实际上仅占计算机产量的少数。其他架构,如 MIPS、SPARC、ARM、Power 和英特尔的安腾芯片在某些应用中被大量使用。这些计算机历史上一直是高端 UNIX 变体或专用嵌入式操作系统的领域,但 Linux 已经以迅猛之势占领了嵌入式系统和大型主机服务器系统。在本文中,我将解释用于 ARM、IBM Power 和英特尔安腾的重要 Linux 发行版及其特性。

ARM

ARM 是世界上最流行的 32 位处理器。电视、机顶盒、便携设备和大量其他设备类别都包含 ARM 处理器。由于英特尔凌动处理器性能不佳且功耗高,ARM 芯片也开始在上网本中使用。ARM 芯片之所以受欢迎,是因为其设计简单、性能尚可、功耗低,以及已经在该架构上运行的大量代码。

大多数 ARM 处理器,尤其是低端处理器,都运行 QNX 和 VxWorks 等小型实时操作系统。然而,在高端设备上,Linux 正逐渐成为主要参与者。谷歌成功的 Android 手机操作系统就是一个 Linux 系统,尽管是一个高度定制化的系统。诺基亚还在其高端智能手机和互联网平板电脑上支持 Linux,其 Maemo 操作系统是一个 Debian 衍生版,其中移植了数百个 Linux 程序。

对于爱好者来说,ARM 发行版的选择很大程度上取决于可用的硬件。大多数爱好者没有时间和资源来设计自己的 Linux ARM 板并为其开发板级支持包,但已经开发了一些对爱好者友好的 Linux 硬件平台。

Ångström

最受爱好者欢迎的 ARM Linux 发行版是 Ångström,它是由几个较旧的嵌入式 Linux 项目合并而成。Ångström 使用一种名为 ipkg 的低开销软件包管理器,类似于 Debian 中使用的 dpkg 系统。该发行版的一个有趣特点是能够在网站上生成自定义系统镜像,其中包含用户定义的软件包和功能。在过去的几个月中,开发人员发布了大量作为 Ångström 软件包的软件,包括 GNOME、Firefox、GIMP、Quake、Mono 和其他数十款软件。Ångström 也被用作其他嵌入式 Linux 发行版的基础。

从 9.04 版本开始,Ubuntu 官方支持 ARM 平台。Canonical 仅发布了针对一款相当冷门的飞思卡尔开发板的镜像,但 Linux 社区已经创建了到许多其他 ARM 计算机的移植版本,包括 BeagleBoard 以及 N800 和 N810 互联网平板电脑。夏普甚至在日本发布了一款 Ubuntu/ARM 上网本,PC-Z1 NetWalker;然而,由于质量不佳和微小的光学触控板,它受到了冷遇。

由于 Canonical 正在向 Ubuntu ARM 移植投入大量资源,预计它将在未来成为上网本和类似设备的重要操作系统。如果您有兼容的硬件,Ubuntu ARM 移植版的质量非常高。如果您有兴趣进行实验但没有兼容的硬件,也可以在 QEMU 中运行 Ubuntu。Ubuntu 的 Wiki 上有关于如何操作的教程,尽管该过程有些复杂。

相当多的移动互联网设备和其他小型计算机系统正在使用 Ubuntu 或 Ubuntu 变体作为其默认操作系统,您可以预期 Ubuntu for ARM 将随着 Canonical 投入更多资金进行持续开发而变得更加重要。

诺基亚的 Maemo 平台最近受到了相当多的关注。它最初发布在公司的 N770 平板电脑上,并被其后继产品使用:N800/N810 互联网平板电脑和 N900 智能手机。在 N900 中使用后,人们对该平台产生了浓厚的兴趣。Maemo 是一个功能齐全的 Debian 系统,带有自定义用户界面。它使用精简的 X 服务器 KDrive 和一个触屏友好的基于 GTK 的桌面环境 Hildon。诺基亚还提供了 Scratchbox,这是一个包含 SDK 和模拟器的软件包。与大多数消费级嵌入式平台不同,Maemo 可以使用其基于 APT 的软件包管理系统自动更新自身。

尽管诺基亚仅在其互联网平板电脑系统上支持 Maemo,但其组件正在被移植到其他操作系统和设备。一个名为 Mer 的社区项目旨在开发一个基于 Maemo 和 Ubuntu 代码的新发行版,并将新系统移植到各种带有 ARM 和 x86 处理器的移动设备。Maemo 可能仍然是互联网平板电脑上更出色的操作系统,因为它具有很高的完整性,但 Mer 正在大力开发中,并且每次发布都变得更加完善。

Small Systems and Big Iron: Linux on Non-x86 Computers

图 1. Maemo 屏幕截图

Android 操作系统由谷歌及其合作伙伴开发,可能是智能手机领域增长最快的操作系统,并且在平板电脑(如戴尔 Mini 5)上越来越受欢迎。分析师预测,未来几年将有数亿台设备出货运行 Android,使其成为最重要的嵌入式操作系统之一。Android 运行 Linux 内核并具有基本 shell,但在其他方面,它与大多数 Linux 发行版截然不同。它使用与 X11 非常不同的自定义窗口系统,而 X11 是大多数用户和开发人员习惯使用的。它具有一个高级应用程序框架 WindowManager,该框架由一个名为 SurfaceManager 的低级库支持。Android 应用程序使用 Java 编写,并由 Dalvik 虚拟机执行,该虚拟机旨在具有低内存占用,并且缺少即时编译,即大多数主流 Java 虚拟机提供的一种优化功能。聪明的开发人员和爱好者发现 Android 很容易调整,并且已经弄清楚如何在平台上运行 OpenSSH 和 X11,以满足那些喜欢更传统的 Linux 环境的人的需求。

PowerPC/Power

PowerPC 架构由 IBM 和摩托罗拉在 1990 年左右联合开发,并广泛应用于各种设备。目前所有三款主要的家用游戏机都使用基于 PowerPC 的处理器,许多路由器、汽车和飞机上的车载计算机以及 IBM 的高端服务器也是如此。尽管自苹果在 2006 年转向英特尔 x86 以来,PowerPC 在台式计算机领域已基本淡出,但该处理器在嵌入式和服务器领域的应用仍然是一个价值数十亿美元的产业。

在 PowerPC 桌面使用的高峰期,大多数 Linux 发行版都提供了针对该架构的版本。遗憾的是,现在情况已不再如此。Novell 和 Red Hat 都为 Power 提供了企业服务器发行版,但它们价格昂贵,并且实际上仅为当前的 IBM 服务器设计。尽管他们的发行版成熟且支持良好,但大多数消费级 PPC/Power 硬件实际上由较旧的 Mac 和 Genesi 的 EFIKA 系列计算机组成。对于这些系统,SUSE 和 Red Hat Linux 的企业服务器发行版并非最佳选择。值得庆幸的是,Linux 社区仍然为该架构提供了相当多的支持,这主要是因为苹果转向英特尔之前有大量廉价的 PPC 硬件。索尼 PlayStation 3 也为 Linux 社区提供了廉价但功能强大的硬件。其主要限制是它只有 256MB 的 RAM。

从历史上看,PowerPC 的主要 Linux 发行版之一是 Yellow Dog Linux。YDL 基于 Red Hat Linux,并使用 RPM 管理软件包。其硬件支持通常相当不错。该发行版可在 PowerPC Mac、IBM 服务器和工作站以及 PlayStation 3 上运行。YDL 与其他发行版有一些相当大的差异,例如使用 Enlightenment 17 作为默认桌面环境。E17 比 Enlightenment 16 和传统桌面环境都具有相当多的优势。与 KDE、GNOME 或 Xfce 相比,它在资源消耗方面要轻得多,同时提供比大多数低占用空间窗口管理器更大的功能集。用户界面的几乎每个元素都可以使用图形工具和插件进行自定义。与以前的版本不同,E17 还包括一个内置文件管理器。但是,E17 仍在大力开发中,可能不如成熟版本的 GNOME 或 KDE 稳定。对于喜欢它们的用户,Yellow Dog 还提供了其他桌面环境和窗口管理器的软件包。

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图 2. Enlightenment 桌面 (E17)

Fedora 还提供了每个版本的最新 PowerPC ISO,包括最新的 Fedora 12。Fedora 提供了更完整的默认安装和更多的应用程序软件包,但也消耗了更多的资源。它试图提供与相同版本的 x86 版本相当的 GNOME 或 KDE 环境。这意味着如果您习惯了 x86 上的 Linux 系统,您会比 Yellow Dog 更适应 Fedora,但这也意味着它在旧系统上明显较慢。通常,我建议将 Fedora 用于配备 1GHz 或更快的 G4 或 G5,以及至少 512MB RAM 的系统。重要的是要注意,对 PlayStation 3 上的 Fedora 的支持是实验性的,并且处于非常早期的开发阶段,尽管已经有人努力完成移植。Fedora 12 将是官方支持 PowerPC 的最后一个版本,但有人努力为 Fedora 13 和更高版本提供社区支持的 PowerPC 版本。

Ubuntu 在 2006 年末的 Ubuntu 6.10 中结束了对 PowerPC 的官方支持。从那时起,社区开发了每个 Ubuntu 版本的 PPC 版本。这些版本通常质量非常高,并且具有出色的稳定性。Ubuntu 对系统的要求与 Fedora 相似,大多数旧硬件可能太慢而无法流畅运行它。Ubuntu 还为 PlayStation 3 提供了 ISO,但它仍然是实验性的,并且由于 PS3 的 RAM 不足,功能有些受限,因此使用 Live CD 可能会令人不快。

安腾

安腾,也称为 IA64,是英特尔继 20 世纪 80 年代和 90 年代令人失望的 iAPX432 和 i860 处理器之后,最后一次尝试取代老化的 x86 架构。一度,行业分析师认为它是高端服务器的未来,英特尔计划最终也在个人计算机中使用该架构。安腾使用独特的架构,既不是 RISC 也不是 CISC,它可以在每个周期并行执行多条指令。SGI 和 HP 用安腾取代了自己的高端处理器,期望它会带来性能上的革命。然而,第一代安腾内核,代号 Merced,交付了令人失望的性能结果,同时消耗了大量的电力,并阻止了英特尔希望的市场份额突破。

随着 2002 年末安腾 2 内核的发布,性能显着提高,但该平台的声誉受到了第一代处理器质量低劣的损害,安腾仍然是一个市场份额较低的高端产品。英特尔仍然声称致力于该架构。一款新的四核安腾芯片,代号 Tukwila,于 2010 年 2 月发布,据英特尔称,至少还有两代产品正在开发中。

惠普是最后一家主要的安腾工作站制造商,并且它仍然生产比所有其他公司加起来更多的安腾服务器。惠普的工作站 ZX2000 和 ZX6000 很容易在二手市场买到,并且具有出色的 Linux 支持。

唯一一家仍然专注于安腾的商业发行版是 SUSE Linux Enterprise Server。Red Hat 提供了适用于安腾的 Red Hat Enterprise Linux 版本,但对该平台的支持将在版本 6 中结束。Red Hat Enterprise Linux 5 将被维护并接收错误修复,直到 2014 年,因此如果您不介意错过功能更新,您可以从 Red Hat 购买许可证。Red Hat 还提供免费试用版,该试用版在 30 天后阻止访问更新存储库。

如果您拥有大型安腾系统或集群,SUSE Linux 由于其积极的开发状态和对虚拟化的出色支持而非常有意义,但对于较小的安装和爱好者,还有其他几个系统可用,包括 Gentoo 和 Debian。Fedora 和 Ubuntu 都将安腾定义为辅助平台,并偶尔提供新版本或更新,但两者在最近的版本中都很大程度上忽略了该架构。可用于安腾的最后一个 Fedora 版本是 Fedora 9,并且 Ubuntu 针对该平台的版本自 8.04 以来一直存在问题或严重错误。HP-UX、OpenVMS 和 Microsoft Windows 也可用于安腾。

Debian 可能是最稳定和最新的免费 IA64 Linux 发行版。它仍然是一个官方支持的 Debian 平台,并且仍在积极开发中。它提供了 x86 Debian 的所有功能,包括完整的 GNOME 桌面环境。Debian for Itanium 可以访问完整的 Debian 软件包集,并且通常相当稳定。最近几个月,由于对安腾平台的整体兴趣下降,开发有所放缓,但 IA64 似乎在可预见的未来仍将是一个受支持的平台。对于 Debian 安腾移植版的用户和开发人员,存在一个偶尔活跃的邮件列表。

Red Hat 及其衍生产品偶尔会在安腾上运行。Red Hat 正准备发布 Red Hat Enterprise Linux 5.5,它将原生支持该平台,但由于版本 5 将是可用于 IA64 的最后一个版本,因此在新安腾系统上运行 RHEL 可能不是一个好主意。CentOS 是 RHEL 的开源克隆,不再支持安腾,尽管开发人员已经暗示未来的版本可能会在它以及其他不太常见的架构(包括 SPARC 和 Alpha)上运行。Fedora 通过版本 9 可用于安腾,并且可以获得版本 10 的一些 RPM。总的来说,安装所有更新后,Fedora 在安腾上的体验还不错,但想要更最新软件包的用户可能最终需要使用源 RPM 或自行编译软件。

结论

在本文讨论的平台中,Power 和尤其是安腾的未来都存在疑问。尽管 IBM 和英特尔致力于开发其产品的未来世代,但高端专有处理器的市场在某种程度上已被越来越快、越来越便宜的 x86 处理器侵蚀。许多分析师认为,与 Power7 和高端 x86 服务器处理器(如最新的 Xeon 和 Opteron 芯片)相比,Tukwila 安腾的表现平平。IBM 预计 Power 在很长一段时间内仍将是一个可行的平台,因为它仍然明显快于 x86 替代品,但即使对于他们来说,竞争也比以往任何时候都更加激烈。因此,Linux 对这些平台的支持可能会随着时间的推移而下降,尽管只要有硬件使用这些架构,人们就会继续在其上使用和开发 Linux,就像“已死”的架构(如 DEC Alpha 和 HP PA-RISC)一样。另一方面,ARM 拥有光明的未来,几十年来一直主导着低功耗系统,并开始在消费级计算机硬件上流行起来,Linux 支持也在不断改进。

资源

Scratchbox: scratchbox.org

Ångström: angstrom-distribution.org

Gelato: gelato.org

Ubuntu PowerPC Wiki: wiki.ubuntu.com/PowerPC

Kira Scarlett 使用 Linux 已有八年。她经常最终拥有奇怪和不寻常的计算机硬件,并且她在过去 20 年的几乎所有主要处理器上都使用过 Linux。她还对平面设计感兴趣,并且是一位狂热的冰球迷。可以通过 kira_arc4@ovi.com 联系 Kira。

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