（通信与信息系统专业论文）嵌入式snmp+agent在微波设备网管的实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着计算机软硬件技术的迅速发展，嵌入式系统被厂泛应用到工作和生活的各个 领域中，满足某种特殊功能的嵌入式设备成为时代的主导。网络技术已经逐渐延伸到 嵌入式领域，各式各样的嵌入式设备都可以借由t c p i p 技术连上因特网，构成嵌入式 设备互联的嵌入式网络。与此同时，嵌入式网络也给网络技术带来了新的挑战。嵌入 式设备的网络管理问题，即如何对网络中的嵌入式设备进行管理以保障网络的正常运 营，就是嵌入式网络技术所必须解决的关键技术之一。 在网络管理技术的发展过程中，简单网络管理协议s n m p 以其简单灵活、扩展性 强、易于在大规模的网络上实现等优点成为网络管理事实上的工业标准。 本文正是针对嵌入式网络的发展前景和基于s n m p 网络管理的广泛应用，分析了 在嵌入式网络管理代理( s n m p a g e n t ) 在微波设备网络管理中应用的可行性，提出一 种基于s n m p 协议的新型嵌入式网络管理代理，并进行了嵌入式网管代理硬件平台和 软件系统的设计。在网管硬件平台的设计中，采用了基于a r m 9 t d m 内核的微处理器 a t 9 l r m 9 2 0 0 作为嵌入式网络管理代理的控制器，并设计了相关的外围电路。在嵌入 式网管代理的硬件平台上移植了嵌入式l i n u x 操作系统，为实现s n m p 协议栈提供了 底层软件支持。在软件系统设计中，详细研究了s n m p 协议、分析了远程微波设备网 络管理的特点，提出基于s n m p 协议和i p 层监听技术的嵌入式网络管理代理软件设计 方案，设计了口层监听规则解决了微波设备网管中出现的路由错乱，利用通用的网络 管理软件s n m p c 实现了对本地和远程微波设备的管理。 论文涉及到网络管理，a r m 微控制器、嵌入式操作系统和s n m p 协议等内容。在 远程微波设备的网络管理中使用嵌入式网络管理代理( s n m p a g e n t ) 不仅解决了微波 通信设备的网络管理中存在的共享、移动等问题，而且可扩展性好，使得微波设备可 灵活接入，通过接入外部网络接受远程的控制成为可能。 美键词： 网络管理；简单网络管理协议；嵌入式网络管理代理；嵌入式系统；a r m m i b 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht 1 1 er 印i de v e l 叩m e n to fc o m p u t e r t e c h n 0 1 0 9h a r d w a r e a n ds o 脚a r e ，t 1 1 ee m b e d d c d s y s t e mh a sb e 衄w i d e l y 印p l i e dt oa l lt h ef i e l d so fw o r ka i l d1 i f e e h l b e d d e de q u i p m e n t st h a t m e e tac e r t a i ns p e c i a l 血n c t i o nb e c o m eal e a d i n gf a c t o ri nt h ep e a s i v ec o m p u t i n ge r a a s n e 咖r kt e c h n o l o g i e s d e v e l o pa ta 订e m e n d o u sp a c e ，也en e 柳o r kh a se x t e n d e dt ot h e e m b e d d e df i e l d ，v 撕0 u se m b e d d e de q u i p m e n t sc 髓b ec o l l l l e c t e dt oi n t e m e t ，w h i c hc o m p o s e t h ee m b e d d e dn e 似，o r k m e a n w h i l e ，t h ee m b e d d e dn e t w o r ko f f e f s an e wc h a l l e n 母et o n e 柳o r kt e c h n o l o g i e s t h ei s s u eo fm ee m b e d d e dn e t w o r km a i l a g e m e n ti so n eo fm ek e v t e c h n 0 1 0 百e s 也a te m b e d d e dn e c w o r kt e c h l l 0 1 0 9 i e sm u s tr e s o l v e a ne m b e d d e de q u i p m e n tm u s tp m v i d e ac o l l e c t i o no fi t sr e s o u r c e sm a n a g e di fi tn e e d s m a n a g i n g d u r i n gm ed e v e l o p i n g c o u r s eo fn e 铆0 r km a n a g e m e n t ， s i m p l e n e t v l ，o 咄 m a i l a g e m e n tp m t o c o lb e c o m e sd e f a c t o i nd u s 仃i a ls t a i l d a r db e c a u s eo fi t ss i m p l i c i t y n e x i b i l i 坝e a s yt oe x p a n da n di n l p l e m e n ti nl a r g c - s c a l en e t w o r k b a s e do nt h e d e v e l o p i n gp m s p e c to ft h ee n l b e d d e dn e t 、v o r ka n dt h ee x t e n s i v e 印p l i c a t i o no fn e m o r km a n a g e m e n t b a s e ds n m p ，t i l i st h e s i ss 呻l ya n a l y z e st h ep o s s i b i l 时 o f t h e 印p l i c a t i o no fs u c h p r o t o c o l i n t h er c s i d e n t i a lg a t e w a y ，a n c w t y p eo f r e s i d e n t i a l a g e m b a s e do ns n m pp m t o c o li s p r o p o s e d t h e nt h ep l a t f o n i l s0 fh a r d w a r ea i l ds o 脚a r ea r e c o n s t r u c t e dr e s p e c t i v e l y h lt h eh a r d w a r e d e s i 驴，t h em i c r 0 - p r o c e s s e ra t 9 1 r m 9 2 0 0 a p p l y i n ga 砌d 9 t d m ic o r e a s i t sc p ui s u s e da i l dm ed e s i 弘o fi t sp 甜p h e r a lc i r c u i t i s d i s c u s s e d 血o r d e rt op r o v i d em ei m p l e m e n t a t i o no fs n m p 耐t hs o f c w a r es u p p o r ti nt h e b o t t o ml a y a ne m b e d d e dl i n u xo p e r a t i o ns y s t e mi s 仃a n s p l a n t e di n t o t h a g e n t 血t h e s o f t w a r cd e s i 弘，t h es n m pp r o t o c 0 1 s t a c k ，t h en c t w o r ks e n r c rb a s e do ni ta i i dt h e i m p l e m e n t a t i o no f 血ee m b e d d e dw e bs e r v e ra r ea n a 】y z e di nd e 诅i l a tl a s tt h es 口u s e ra g e n t p r o c e d u r ei sd e s i 印酣i np e r s o n a lc o m p u t 刚p c ) t od 曲u g 也ef i l l l c t i o no fs 订ps e n r e rt h a t e m b e d d e di nt h ea g e n t ，a n dm ei m e r a c t i o nb e 脚e e ns n m p s e e ra n da g e n ti sa 1 1 a l 珏e di n d e t a i l t h e 矗e l d so ft l l e p 印e ri n v o l v en m l t i p l et e c h n i q u e so fe l e c 仃o n ，n e t w o r k ，a r m ， m i c r o c o n t r o l u n i t ，e m b e d d e do p e r a t i o ns ”t e ma n ds n m pp r o t o c 0 1 t h ea p p l i c a t i o no f s n m pp r o t o c o l i nt h i se m b e d d e ds n m pa g e n tn o to n l ys 0 1 v e st h e p r o b l e m ss u c ha s s h a r a t i o n ， a sw e l la sm o v i n go fa p p l i a n c e s ，b u ta l s oe n h a n c e 也ea g e n r se x p a n s i b i l i t yt o l i n ka lk i n d so fi n f b n n a t i o n 印p l i a i l c e sa n da b i l i t yt ob ec o n 仃d l l e dr e m o t e l v k e y w o r d s ： n e t 、v o r km a n a g e m c n t ；s i m p l en e 铆o r k m a n a g e n l e n tp r o t o c o l ；e m b e d d e d n e 铆o r km a i l a g e m e l l ts y s t e m ；e m b e d d e ds y s t e l n ；删；m a l l a g e m e n th l f b n n a t i o nb a s e i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：专凄乒_ 日期：莎彳年印月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密匦 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：二备鼯军_ 日期：触滓呻月币 指导教师签名：乞姜罄 日期：抽摔厂月日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 引言 1 绪论 随着网络技术和通信技术的突飞猛进，嵌入式系统在自身发展的同时，也在寻找 与互联网技术相结合的良好契机。从最初的普通网络设备交换机、路由器到之后的网 络打印机和信息时代的嵌入式产品代表信息家电，越来越多的嵌入式设备已经或开始 接入网络实现互联互通，在嵌入式设备中嵌入式网络代理软件使得管理者( m a l l a g e r ) 能够通过网络远程控制监测嵌入设备，这不仅为嵌入式市场展现了美好的前景，而且 对嵌入式技术提出了新的挑战【1 】。嵌入式设备一旦可以通过网络进行通信，就需要一套 完整的网络管理体系对其进行管理和监控，从而保证嵌入式设备的正常运行。 嵌入式网络管理从管理的层面上讲属于设备层，与传统的网络管理采用一样的管 理站，代理( m a n a g e r ，a g e n t ) 模型。嵌入式网络管理站可以是小型机、工作站或台式机， 因此与传统的网络管理站区别不大。但是，代理端与嵌入式设备直接联系，网络管理 代理( s n m p a g e n t ) 是一种软件模块，它存在于被管理的网络设备或嵌入式a g e n t 板 上，用来访问运行状态、设备特性、系统配置以及其他相关信息，是设备管理器与网 络管理软件之间起应答作用和实旌管理动作的中间接口 2 】。出于嵌入式设备具有资源有 限、应用各异的特点，嵌入式网管代理的实现也较传统的网络管理代理有所不同。 简单网络管协议( s n m p ) 是当前发展较为迅速的网络管理协议，是t c p i p 网络 管理体系中的核心实体 3 】。因为其突出的简单性，良好的可扩展性，得到了业界许多厂 商的支持，成为事实上的网络标准。被广泛应用于嵌入式网络管理中。 传统的远程微波设备本身不带网络接口、网络管理协议以及相关的管理软件，使 用点到点的单个管理，无法实现资源共享和站点间信息的转发，给实际工作带来很多 的不便。本课题也是由此展开，引入了嵌入式网络管理代理s n m pa g e n t 来实现微波 设备的网络管理。通过实际调试，成功实现了微波设备的网络化管理，大大提高了微 波设备的性能和使用灵活性。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究动态 在国外，对嵌入式网管代理的实现技术的研究已经相对成熟，并且对嵌入式网管 代理的开发工具和开发平台已经进行了较为广泛和深入的研究，一些软件公司已经开 发了相应的产品。以下是国外在这一领域的研究现状。 ( 1 )n e t s n m p 开发包 n e t s n m p 是目前最为流行的基于c ，c + + 的s n m p 协议开发包之一【4 】 它是一个 完全免费的s n m p 协议软件包，最初由美国的卡耐基梅隆大学研制，后来由加州大 学d a v i s 分校开发与维护，更名为u c d s m 旧。2 0 0 0 年1 1 月u c d s n m p 项目转到 由s o u r c e f o r 2 管理，并更名为n e t s n m p 。 ( 2 ) a g e m + + 开发包 a g e n t + + 是一套用于开发s n m p 代理的c + + 库，它建立在h p 的s n m p + + 5 】的基础 之上，是免费的且源代码公开。它提供了完整的协议处理框架，提供标量对缘和表对 象等m i b 对象的基类，通过继承用户可以方便的定义m i b 对象。 ( 3 )a d v e n t n c t 公司的a d v e n 悄e ta g e n tt o o l l 【i tj a v 删m xe d i t i o n a d v e n t n e ta g e n tt 0 0 1 k i tj a v “j m xe d i t i o n 是用于构造对应j m x 代理的快速原 型创建和开发平台，是目前最为广泛的基于j a v a 语言的网络管理代理软件的开发平台。 ( 4 ) h e a s o n i n gn e 咐o r k 公司的s n m pa g e n tb u i l d e r i r e a s o n i n gs n m pa g e mb u i 】d e r 为s n m p 的开发提供了快速应用程序开发平台。 另外，h p 公司的o p n v i e w 、s u n 公司的n c tm a n a g e r 、j d m k 、i b m 公司的n e r v i e w 和c 幽l e t r o n 公司的s p e c t r u m 等网络管理系统都提供了开发代理的应用编程接口。 1 2 2 国内研究现状 在国内，一些高等院校如北京邮电大学、上海大学、西安电子科技大学、信息产 业部电子第三十研究所等正在研究网络管理代理在嵌入式系统中的相关技术，其中的 研究大多采用c 来实现。 在国内所有的嵌入式网络管理的研究中，对于嵌入式网络管理中应用最为广泛的 s n m p 代理软件的通用平台工具的研究，特别是以嵌入式环境为基础的网络管理软件 试验平台，目前国内没有相关报道，对此方面的软件的开发仅局限于满足用户要求的 专用性设计。 2 华中科技大学硕士学位论文 1 3 论文主要内容及章节安排 本文通过研究嵌入式系统、嵌入式操作系统以及网络管理协议及其代理的相关理 论，设计了嵌入式网络管理代理( s n m pa g e m ) ，并成功实现了微波设备的网络管理， 大大提高了微波设备的性能和管理的灵活性，加强了对远程微波设备的监控，节省了 资源、减低了设备的维护，真正实现了微波设备的统一化管理。 本文的结构安排如下： 第一章，介绍论文课题研究的背景和意义，提出论文的研究内容。 第二章，综述网络管理，包括网络管理的形成与发展、网络管理的定义及其基本 以及网络管理的体系结构，其中重点介绍了应用的最为广泛的s n m p 网络管理国际标 准，并研究了微波设备网络管理的特点。 第三章，根据嵌入式系统国内外的发展现状，分析了嵌入式l i n u x 结构、特点 及其发展趋势。详细讨论了嵌入式l i n u x 在a t 9 l r m 9 2 0 0 芯片的移植过程。 第四章，设计了嵌入式网络管理代理的硬件开发平台，并讨论了其外围电路的实 现，重点针对嵌入式网络管理代理硬件平台实现的关键环节加以研究。 第五章，具体探讨实现嵌入式网络管理代理软件系统的实现技术。 第六章，总结研究工作，给出需要迸一步研究的方向。 华中科技大学硕士学位论文 2 s n m p 协议概述及其在远程微波通信中的研究 2 1 网络管理的概念 网络管理是控制一个复杂的计算机网络使得它具有最高效率和生产力的过程【6 j ，这 一过程通常包括数据采集、数据加工、数据分析、提交报告给管理者。通过这样的过 程，它提供了一个解决方案，使用户可以最大限度地增加网络的可用时间，提高网络 设备的利用率、网络的性能、服务质量和安全性，简化异构网络环境下的管理和节约 网络运行成本，并且能够提供网络的长期规划。 然而，随着网络的发展，网络管理也必须动态更新。现代网络的应用模式的多样 化，使得网络管理的内容也多样化。 2 2 网络管理的功能 网络管理系统从概念上要完成三个功能 7 】：性能监测、配置管理以及诊断管理。一 些网络管理系统提供所有这些功能，然而大多数的专用工具只提供一到两个功能。性 能管理：以网络性能为准则，负责收集、分析和调整管理对象的状态，其目的是保证 在使用最少网络资源和最小延迟的前提下，网络提供可靠、连续的通信能力。分为性 能监测和性能控制两部分。性能监测是指工作状态信息的收集和整理，性能控制则是 指改善网络设备的性能而采取的动作和措施。 配置管理：是网络管理的起点和基础，它负责对网络全局的状态进行跟踪，了解 当前网络资源的应用情况，关键部分是对网络资源即网络对象的定义、存储、定位及 操作。因此网络配置管理功能至少包含识别网络拓扑结构，表示网络中的管理对象； 自动修改制定设备的配置；动态维护网络数据库等等。 诊断管理：是对影响网络及其组件正常工作的网络失效、软件故障，以及其他故 障和问题的错误定位和错误处理。同时也包括对软硬件失效引起问题和故障的处理。 网络故障一般是复杂的，从简单的硬件失效到协议相关的问题都能引起网络故障，网 络管理系统的一个目的就是要分离出故障来描述它们，在一些情况下甚至要修复它们。 2 3 简单网络管理协议( s n m p ) 简单网络管理协议嘲( s p ) 首先是由i i l t e m e t 工程任务组织( i n t e m e te n g i n e e r i n g 4 华中科技大学硕士学位论文 t a s k 皿t f ) 的研究小组为了解决功t e m e t 上的路由器管理问题而提出的，许多人认为 s n m p 是口上运行的原因是h l t e m e t 运行的是t c p 讲协议，然而事实并不是这样。s n m p 被设计成与协议无关，所以它可以在口，i p x ，o s i 以及其他用到的传输协议上被使用。 s n m p 是一系列协议组合规范，它们提供了一种从网络上的设备中收集网络管理信息 的方法。s n m p 也为设备向网络管理工作站( m a n a g e r ) 报告问题和错误提供了一种方 法。 2 3 1s n m p 的发展历史 s n m p 最初是作为一种短期的解决方案而提出来的，s n m p 一经出现就很快在因 特网管理中的得到广泛的应用，很多的代理系统和管理系统的网络经营者都采用了 s n m p 来进行网络管理。随着支持s n m p 产品的增多和i m e m e t 管理的要求，s n m p 本身管理的不足之处也越来越体现出来了，因此，砸t f 开始s 佃下一版s n m p v 2 的开发，将安全性、远程配置等纳入框架。为解决s n m p v 2 中不一致性，s n m p v 3 被 提出，现已作为“建议使用的标准( p r o p o s e ds t a n d r d s ) ”吼 s n m p 之所以为实际项目中嵌入式网络管理广泛采用的标准。因为具有以下突出 的特点： s n m p 易于实现，能够在不同类型的设备上运行，包括低档的个人电脑到高档的 大型主机、服务器、路由器、交换机等网络设备。网络设备中的s n m p a g e n t 在运行 时不需要很大的空间，因此也就不需要太强的计算能力。s n m p 协议一般可以在目标 系统中快速开发出来，而且它的设计简单、扩展灵活、易于使用。 s n m p 协议是开放的标准，国外很多软件开发公司提供了免费的s n m p 协议软件 包以供使用。如：n e t s n m p 是目前最为流行的基于c c + + 的s n m p 协议开发，它是 一个完全免费的s n m p 协议软件包。对这些免费的s m 订p 协议开源包可以进行二次开 发实现不同应用。 s n m p 协议有很多详细的文档资料( 例如r f c ，以及其它的一些文章、说明书等) ， 网络业界对这个协议也有着较深入的理解，这些都是s n m p 协议进一步发展和改进的 基础。 s n m p 协议可用于控制各种设备，如环境控制设备、电话系统以及嵌入式系统， 这些应用都使得s n m p 协议有广阔的发展和应用空间。 华中科技大学硕士学位论文 2 3 2s n m p 协议的网络管理模型 在t c p 口协议中s n m p 是位于u d p 之上，面向无连接的应用层协议，该协议规 定了网络管理站点( s n m p m 越a g e r ) 与网络设备( 被管节点) 之间进行通讯的语法和 规则，以及怎样传送和交换管理信息。s n m p 协议的参考模型是一种m a n a g e r - a g e m 模型，如图2 1 所示【1 。1 图2 1s n m p 协议的管理模型 s n m pm a n a g e r s n m pm a n a g c r 可以说是工作站、微机等，一般为一网络系统的主干或接近主干的 位置，它负责发出管理操作的指令，并接收来自代理的信息，收集到的信息将用于确 定独立的网络设备、部分网络、或籀个网络运行的状态是否正常。 s n m p a g e n t s n m p a g e n t 是驻留在被管网络设备中的软件模块，这里的设备可以是u n i x 工作 站、网络打印机，也可以是后面重点讨论的嵌入式网络设备。a g e n t 充当m a n a g c r 与被 管设备之间的中介，作为被管理设备的信息经纪人，并完成m a i l a g c r 需要查询的设备 的运转状态、设备特性、系统配置等管理信息的采集任务。同时，a g e n t 也可以把自身 系统中发生的事件主动通知给m a n a g c r 。 m i b( m a n a g e m e n th l f o m a t i o nb a s e 管理信息库) 每一类设备都包含了一个或更多的变量来描述它的状态，称为对象。所有在网络 设备中可能出现的对象被集合在一种特定的树型数据结构m i b 中，m i b 是一个信息库， 它能够完全容纳几千个对象名，网络管理通过对对象的直接操作来完成对设备的控制、 华中科技大学硕士学位论文 配置和监测。m i b 对象只有通过代理的协助，才能对网络管理系统发挥作用。 管理协议 m a n a g e r 可通过州p 协议向被管理站点发送请求以获得该节点的状态信息， m a i l a g e r 可以发出协议操作命令主要包括【l l 】： g e t r e q u e s t ( 获取指定o i d 的m i b 对象值) g e t n e x 很e q u e s t ( 获取指定o d 的下一个m i b 对象值) s e t r e q u e s t ( 设置指定o m 的m i b 对象值) 等等 t r a p ( 代理向管理器通告预先定义的重要事件的发生) 被管理节点的a g c n t 则在收到管理节点的g 甜g e t n e x t 请求报文时，将所请求的数 据包装成g e t r e s p o n s e 响应报文发送给m a n a g c r 。a g e n t 还可以通过s n m p 订印方式向 m a n a g e r 发送故障信息，使m 趴a g e r 可以了解a g e n t 的状态。 2 3 3s n m p 网络管理系统的基本工作原理 本文讨论的基于s n m p 的网络管理系统，结构采用的是m a n a g e r a g e n t 结构，通 过具体的功能模块将异种网络设备统一到自己的管理体系结构中来。这种结构满足 图2 1 所示的通用网络管理模式，主要分为两部分，即管理端( m a n a g e r ) 和代理端 ( a g e n t ) 。代理端驻留在被管理设备上或p c 机上，实时监控和采集被管理设备上的管 理信息；面管理端软件在一台p c 机上实现，拥有一套数据分析、故障发现等能力，能 够将网络管理员的命令转换成对远程网络元素( 代理端管理元素) 的监视和控制【l 。而管 理端和代理端之间的通信是通过s n m p 协议来进行的，s n m p 协议则规定了被管代理 与管理端软件之间信息交互的动作规则和数据格式。 在s n m p 协议中，所支持的操作主要包括对管理变量( m i b ) 的查询和设置修改， 三类常用的操作是： g e t ：由管理站去获取代理的m i b 对象； s e t ：由管理站去设置代理的m i b 对象； t r a p ：使得代理能够向管理站通告重要事件。 s n m p 网络管理应用包含了管理站和管理代理之间的一种一对多的关系：管理站可 以访问多个管理代理的m i b 对象，并且接收来自多个代理的t r 印；同时s n m p 网络管 理也应该看作是管理代理和管理站之间的一对多的关系：每个代理管理着自己本地的 m i b ，因此它必须能够控制许多管理站对它的m m 的使用。 如果存在许多管理站，管理代理必须保护它自己和它的m i b ，避免不希望和未授权 的访问。s n m p 提供了一种简单而有限的安全保护能力，共同体( c o m m u i l i t y ) 的概念。 华中科技大学硕士学位论文 一个s n m p 共同体是一个s n m p 代理和许多s n m p 管理站之间的一种关系，它定义了 认证、访问控制和代理的特性。管理代理为每一个必要的认证、访问控制和代理特性 的联合建立一个共同体，每个共同体拥有一个唯一的名字，共同体之中的管理站必须 使用该共同体的共同体名进行g e t 和s e t 操作，管理站必须保持每一个所要管理的代理 的共同体名。 2 3 4s n m p 的体系结构 s n m p 为应用层协议，是t c p 艘协议族的一部分。它通过用户数据报协议( u d 甲) 来操作。在分立的管理站中，管理者进程对位于管理站中心的m m 的访问进行控制， 并提供网络管理员接口。管理者进程通过s 订p 完成网络管理。s n m p 在u d 只i p 及 有关的特殊网络协议( 如，e l e m e t ，f d d i ，x 2 5 ) 之上实现。 代理者进程负责解释s n m p 的消息和控制代理者m i b ，每个代理者必须实现 s n mp u d p 和口协议。图2 2 描述了s n l 恤的协议环境【1 2 】。 s n m p 管理站s n m p 代理者 、 ，、 管理应用 管理应用对象 (被管资源) ( s n m p 被管对象) l = _ od 星。 “。 引星 訾 2 h 季 孚 皿兽 封耄 蛊 孕 巴 亭 & 苦 它 磐 暑 受旨 苗呈 写 皇 墨 苗 _ 上o ， 跨 譬 曼 。 s n m pm a l l a g e r s n m p 消息s n m pm 粕a g e r u d p u d p i p i p 依赖网络的协议 依赖同络的协议 一 v 、 工 日i “_ u _ b o o t 一这是u - b o o t 的e l f 格式的映像，包含了调试信息 u _ b 0 0 t b i n 一这是u - b o o t 的b i n 格式的映像 u - b o o t h e x 一这是u _ b o o t 的h l t e lh e x 格式的映像 u _ b o o t s r e c 一这是u _ b o o t 的m o t o r o l ah e x 格式的映像 3 3 2 系统板存储器空间分配 在进行l i n u x 内核移植之前应具体了解系统板上存储器的分配情况，并对各空间 的存储内容作好安排，文件通常存放在固态存储器f l a s h 上，其地址空间是从 1 6 华中科技大学硕士学位论文 o x l o o 0 0 0 0 0 到0 x l o f f f f f f 。o x l 0 0 0 0 0 0 0 至o x l o o l 册存放u b o o t 映像，o x l 0 0 2 0 0 0 0 至o x l 0 0 3 f 髓存放u b o o t 的环境变量，0 x 1 0 0 4 0 0 0 0 至o x l 0 2 3 f 茁存放l i n u x 内核映像， o x l 0 2 4 0 0 0 0 至o x l o f f f f f f 存放根文件系统。 3 3 3 l j n u x 内核的移植 将a r ml i n u x 移植到特定的硬件平台上，大致分成5 个步骤：开发环境的建立， 包括下载源代码、交叉编译环境的建立等；配置和编译内核，并对源代码做一定的修 改；制作r a md i s k 来挂接根文件系统；下载、调试内核并添加自己的应用程序。 3 3 3 1 下载并安装内核源码 下载内核文件l i n u x 2 6 1 5 饥b z 2 和a r m 补丁文件p a t c h 一2 6 1 5 一彻k 2 b z 2 。下 载的补丁要与l i n u x 的版本号一致。下载完后安装，并打上相应的补丁。 3 3 3 2 建立交叉编译环境 主要用到的开发工具有b i n u m s 、g c c 、目i b c ，其中b i 肌m s 是二制的处理工具。g c c 是编译工具，鲥b c 是链接和运行库。这些工具可以分别下载安装，另外德国的d e n x 软 件中心提供了一套供a r m 嵌入式l i n u x 移植的完整的开发编译环境套e l d k ，即 e m b e d d e dl i n u xd e v e l o p m e n tk i l ，它包含了上述的开发工具，到邱：却1 e o o 咖u b e l d k 上免费下载。 3 3 3 3 内核的配置和编译 获取l i n u x 2 6 1 5 内核源代码并下载针对该版本的a r m 相关补丁内核源代码中与 体系结构相关的部分在a r c h 目录中【3 0 】，其中与删体系结构相关的代码在a r c l l a r n l 子目录里。所需的头文件存在i n c l u d e ，a s m 锄目录把移植到a t 9 l r m9 2 0 0 系统板过 程中需要修改或添加的文件进行整理。 对内核源代码作必要修改后，据硬件情况和应用开发要求对内核进行重新配置 3 ”。 使用以下三种命令之一：m a k ex c o n f i g ( 图形方式) ，m a k em e n u c o n f i 甙菜单方式) ，m a k e c o n f i g ( 文本方式) 启动内核配置界面，其中图形窗口方式界面最为友好、易于使用在配 置过程中，将l i 肌x 系统运行的必要选项和与a t 9 l r m 9 2 0 0 系统板相关的配置项( 如处 理器类型、系统类型、板上外围设备功能选项) 选上，其他功能根据应用开发要求选择、 华中科技大学硕士学位论文 定制【3 2 】。针对嵌人式系统，在整个移植过程中归纳得出了以下应特别注意的几点： 开发板需要选择串行口作为系统控制口，将内核所有信息和错误告警经由串行 口输出显示到宿主机的超级终端，并利用超级终端和t 衄服务器通过串行口和以太网 口下载程序到板上，因此c h a r a c t e r d e v i c e 子项中的s u p p o s e f or c o n s 0 1 e o ns er i a l p or t 和n e 栅o r k de v i c e s u p p o s e 子项中的1 0 ，1 0 0 m e t h c m e t s u p p o s e 必选； 若应用nf s 网络文件系统时以下几项必选：飞l o c k d ev j c e 子项中的n e t w o r k b l o c k d ev i c e s up p o s e ，、m e s ys t e m s 子项中的k e m e l a ut o m o u n t e r s up p o n l ，、nf s su p p o s e ，、n f s cl i e n t s up p o s e ，m o t f i le s ys t e m o nn f s ；而采用r a i n d i s k 构建根文件系统时应选 择：、b l o c kd e v i c e 子项中的m m d i s ks u p p o s e ，、i n i t i a l r 锄d i s k ( i n i 订d ) s u p p o s e ； 作为嵌人式系统通常具有联网功能，可根据应用要求选择n e 柳o r k 子项中 的t c p ，口ne 噼o r k i n 蓄，、p p ps u p p o n 等选项； 另外配置时将需要用到但不常用的功能代码( 如某些设备驱动程角编译成模块 ( m o d u l e ) ，在内核运行时动态加载进来，这样能进一步减小内核尺寸。 3 3 3 4 制作r a md i s k r a md i s k 是通过将计算机的内存( r a m ) 用作设备来创建和挂装文件系统的一种驱 动器机制，它通常用于无盘系统( 当然包括嵌入式设备) 根文件系统是l i n u x 系统的根本 所在【3 3 】，启动时必须加载进来以支持系统的运行，一般包括以下目录内容：d e v ( 设备文 件目录) ；p r o c0 m c 文件系统目录) ；e t c ( 系统配置文件的目录) ；s b i n ( 系统程序的目 录) ；，b i l l ( 基本应用程序目录) ；l i b ( 共享函数库的目录) ；m n t ( 装载其他磁盘节点的目 录) ；，u s r ( 附加应用程序的目录) 在宿主机上制作一个4 m b 大小的r a m d i s k 根文件系统， 制作流程如下： d di f 一de v 庀e r o of _ m y ra m d i s k bs = l k co l u l 卢4 0 9 5 严创建一大小为4 m b 的块，读写块大小为1 k b ，输人文件d e v z e r 0 ，输出文件 m yr a m d i s k + m ke 2 f s v m o my 二y a m d i s k 4 0 9 5 p 用mk e 2 f s 将m ym m d is k 转换为4 m b 的e x t 2 格式文件系统r 、 m o u n t ol o o pm y j m n d i s k m r i t ，m y - y a m d i s k d i r e c t o r y p 用m o u n t 命令将m y y a m d i s k 挂载到m 血，m y 舢d i s k d i r e c t o r y 目录，该目录应事 先建好 一迸人m y - y a m d i s k | d i r e c t o r y 目录，构建根文件系统一 u m o u n t ，m 耐m y r a m d i s kd i r e c t o r yp 构建完毕，卸载文件系统+ 1 华中科技大学硕士学位论文 g z i pm yr a m d i s k l 产压缩m yr a m d i s k ，生成文件系统映像+ 构建根文件系统时，首先是创建d e v 、p r o s 、b i n 、s b i n 、e t c 、l i b 等目录，接着将 目录里所需文件移植进该文件系统，对于系统程序和基本的应用程序，有两种方案去 获得，一个方法是交叉编译所有需要的命令源代码，可以借助b 1 l s y b o x 工具来完成；另 一个是将现有的a 蹦专用r 啪d i s k 内文件拷到自己的m m d j s k 里网络上资源丰富，前 人已做了很多工作，可以采用第二种方案以节省时间和精力，并且生成的咖d i s k 稳定、 不易出问题。 3 3 3 5 程序下载与调试 系统的u b o o t 、应用程序和操作系统都是通过j t a g 调试口下载到开发板的 s d r a m 中，然后再利用u b o o t 提供的写f l a s h 功能写入f l a s h 。首先宿主机( p c 机) 的 串口1 和目标机( 开发板) 的j 1 a g 串口连接起来，在p c 机上启动超级终端并设置成波 特率1 1 5 2 0 0 、8 位数据位、l 位停止位、无校验、无数据流控制。 u b o o t 下载 u _ b o o t 编译完毕后，需要烧写到n a s h 中，这里利用f l a s h 烧写工具n a s h a c c e s s 完成， 它的运行平台是w i n d o w s 操作系统。 设置u b o o t 环境变量 设定u - b 0 0 t 环境变量，命令如下所示。 u b o o t s e t e l l ve t h a d d r u b o o 伊s e t e n vi p 甜d r u b o o 伊s e t e n vs e r v e 邱q 鲫服务器的i p 地址 u b o o t s e t e n vb o o t c m d = b o o t r i l1 0 0 4 0 0 0 0 u - b o o t s e t e n v b o o t a r g s m e m = 3 2 mc o n s o l e = 仕y s 0 ，1 1 5 2 0 0n o i n i 仃d r o o 卢3 1 ：2 r o o t f t ) l p e _ j 髓2r w u b o o p - s a v e e n v l i 肌x 操作系统下载。 使用t 鲫下载l i u n u x 内核和r a md i s k 。首先在p c 机上运行t 卸s e x e 程序，内核 u i n l a g e 和r a m d i s k 要和t 邱s n ，e x e 在同一个目录下，然后再超级终端执行以下操作： t f 如2 0 0 0 0 0 0 0u h n a g e ( 用t f l p 下载l i n u x 内核) c p b2 0 0 0 0 0 0 0c 0 0 2 8 0 0 01 5 f l b c ( ：巍至0f l a s h 中) t 卸2 0 0 0 0 0 0 0r a m d i s k ( 用t f l p 下载咖d i s k ) c p b2 0 0 0 0 0 0 0c 0 2 0 0 0 0 02 8 7 f 科( 烧到n a s