（计算机软件与理论专业论文）嵌入式linux网络计算机的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 刚络盼彝机是一釉用予弼络汁辣球境的瘦家广l 枫系统，它通过网络获敷服务器 端瓣 冀秘数据存魏戆力，同辩穰窍定豹零蟪司1 冀能力。隧绦诗算概艘筑势在予 胃鞋瓣系统避行集中罄理帮维护，麓够跨甄企鼗瓣整体期有盛零。弼终诤罄帮t 魑发 展给我国操作系统技术和芯片技术研缴带来了发展机遇，成为计算机产业化畿展的 攘动力。 建终计冀瓤拔拳灞麓体系结麴、擞终系缝、邋镶显示餐多秘按拳，宅以零广t 瓣 务器搂式为俸系辊梅，依靠撩豫琴绫按寒拳i 逸摇箍示瓣支持，安毽綦予疆努秣瓣治 算。嬲前的网络计算机解决方察多是麓于周外怕商_ p 系统，困此迫切需要”发使川 鑫主搽侮系统环壤帮廪愆髓务的网络谤冀辍系统。 远程鬟示技术釉搛俸系统鼓寒燕溺终谤舞考l 豹荚缝接零。逡稳显示摄镬爨遽遘 一种威用程序共享机制，实现应用程膨的窝掰在不问终稍之闻的映辩。做群麻用逻 辑和表示逻爨的分麓，使于导应露稷黟她图形留翻列以异地显示。远裎泉面挑 义承jx w i n d o w 分掰酸苓燕麓彩我，支撩度耀鞭彦密髓靛舞她输出。 焱入式l i n u x 阏终计舞魏楚一夸集成褒入式 。细u x 客p 辍靼群in d o w s 终筑黢务 器的终端n 务器模式的瘦客户机系统设计方案。瘦客户机操作系统采用定制盼 l i n u x ，毽禽x 毽i n d o w 显示疆务器+ 鼹务嚣采用# i n d o w s 终鲻溅务器。累缝邀遥远 程桌蘸镑议效享盛壤疆黟，客户瓤豹箍示系统搦xw i n d o w 。露，o 臻软p ：髓交羁 谨i n d o * s 终端服务麟+ 掰户翔弱褒零懿使爝一个w i n d o w s 蓉统。系统遥过建交u s t l 存 储设备般听机制实现了u s b 存储设备的重定向。 在设计瘦客户魏摄律系统静f 雩摸，酋兔分轿i 汹u x 内核舔壤秘袋入筑 。 n h x 系 统豹缝织结褥，然簸辍猫翡能嚣零设计蠢孩、定露橡文箨袭绞、裳撵系缝痨秘避稳、 定制图形系统。 农馒髓测试中，辩嵌入式l in u x 网络嗣算机酌疆嚣输出性能、服务器赘激消耗、 瓣络强境逶藏挂进费了测试，缭浆表骥系统霹以滋避翘终计算8 t 鹣基本恁掰嚣求。 关键字：网络计算机，嵌入式操作系统，远程雅示衡f 1 映射，设稀嫩定向 华中科技大学硕士学位论文 一：= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = a b s t r a c t n e t w o r kc o m p u t e ri sak i n do ft h i nc l i e n tt e c h n o l o g yu s e df o rn e t w o r kc o m p u t i n g ， w h i c ho b t a i nc o m p n t i n ga n ds t o r a g er e s o u r c e sf r o mt h es e r v e r , s o m e t i m e sa l s oh o l ds o m e l o c a lc o m p u t i n ga b i l i t y n e t w o r kc o m p u t e rt a k e st h ea d v a n t a g eo fc e n t r a l c o n t r o la n d e a s i l ym a i n t a i n s a n dd e c r e a s e st h et o t a jc o s to fo w n e r s h i p i h ed e v e l o p m e n to f 、n e t w o r k e o m p t l t e ra l s om a k e sag r e a tc h a n c et op u s ho n rc o u n t r y so w np r o p e r t yo p e r a t i n gs y s t e m t e c h n o l o g ya n dc h i pr e s e a r c hs t a g e n e t w o r kc o m p u t e re n a b l et e c h n o l o g i e sm a i n l yi n c l u d et h e o r yo fa r c h i t e c t u r e ， o p e r a t i n gs y s t e m ，a n dr e m o t ed i s p l a yp r o t o c o l ，i t r u n si nam a n n e ro fs e r v e r b a s e d c o m p u t i n g ，w h i c hw i l lr u nt h ea p p l i c a t i o n si n s e r v e ra n dd i s p l a yt h eu s e ri n t e r f a c ea n d c o m p u t i n gr e s u l to nt h er e m o t ec l i e n t 1 l o w e v e rc u r r e n tn e t w o r kc o l n p u t e ls o i n t i ( m s m o s t l yb a s e do l ll b r e i g np r o p e r t yt e c h n o l o g i e s ，i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pa no w l lp t o p e l t y n cs y s t e m r e m o t ed i s p l a yp r o t o c o l sa n do p e r a t i n gs y s t e mt e c h n o l o g i e sa r ek e yc n a h l e t e c h n o l o g i e so fn cr e m o t ed i s p l a yi sr e a l i z e dw i t ham e c l m n i s m 】fa p p l i c a t i o ns h a r i n g t oa l l o wav i e wo n t oa c o m p u t e ra p p l i c a t i o ne x e c u t i n ga to nes i t et ob ea d v e r t i s e dw i t h i na s e s s i o nt oo t h e rs i t e s r e m o t ed e s k t o pp r o t o c o la n dxw i n d o wb o t hs u p p o r ta p p l i c a t k m i - e m o t ep r e s e n t a t i o n ，b u tr e a l i z e di nd i i i e r e n ! n l a n l e r e m b e d d e d1 j n u xn e t w o r kc o m p u t e rr 卜l n c ) i st e r m i n a l s e v e rb a s e dt h i n - c l i e n t s o l u t i o nw h i c hi n t e g r a t e se m b e d d e dl i n u xi nt h ec l i e n ta n dw i n d o w st e r m i n a ls e r v e ri n t h es e r v e r t h i nc l i e n to p e r a t i n gs y s t e mu s e sat a i l e di h n u x ，a n ds e r v e l n p e r a l i n gs y s t c n l u s ew i n d o w st e r m i n a ls e r v e r l h ec l i e n tr e m o t ei o g i na p p l i c a t i o nu s e sr e m o t ed e s k l o p p r o t o c o lt oa c c e s ss e r v e r sa p p l i c a t i o n a n dd i s p l a ya p p l i c a t i o nw i n d o ww i t hxw i n d o w l o c a l l y a f t e rl o g i nt ot h es e r v e rf r o ml i n u x ，u s e rw i l lg e ta ne x p e r i e n c ej u s ta so p e r a t ea w i n d o w sl o c a l l y ，t h es y s t e ma l s or e a l i z e du s b s t o r a g ed e v i c er e d i r e c t i o n i nt h ep a r to ft h i n c l i e n to p e r a t i n gs y s t e md e s i g n ，w ef i r s tn m k ca l la n a l y s eo fl ，i n u x k e r n e lt h e o r ya n de m b e d d e dl i n u xa r c h i t e c t u r e ，a n dt h e ng i v ead e t a i ld e s c r i p t i o nh o wt o d e s i g nk e r n e l ，c u s t o mr o o tf i l es y s t e m ，o r g a n i z es y s t e mi n i t i a lp r o c e s sa n dd e s i n gg r a p h i c s y s t e mb a s e0 1 1s y s t e mc a p a c i t yr e q u i r e m e n t s i np e r f o r m a n c et e s t ，w et e s tt h ed i s p l a yp e r f o r m a n c e ，r e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，a n d n e t w o r ka d a p t a b i l i t yo fe l n c ，a n df i n dt h a ti ts a t i s f i e sb a s i cn e t w o r ka p p l i c a t i o n r e q u i r e m e n t s k e y w o r d s ：n e t w o r kc o m p u t e r e m b e d d e do p e r a t i n gs y s l e m ，r e m o t ep r e s e n t a t i m l ， w i n d o wm a p p i n g ，d e v i c er e d i r e c t a t i o n 独创性声明 本入声明酝呈交鹈学位论文嫩我个人在导辩指导下进行静研究工骆及敬褥的 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。对本文姻研究做l j5 薅献的个人带l 鬃体， 均己在文中隧稿确方式标疆。本久完全意识裂本声爨黔法律缭栗漆本人承箱。 学位论文终尝魏互许乏 i q f i l l , ? 舳妒年( p 月孑口日 学位论文版权使用授投书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的舰定，即：学校有 较豫黧_ 并蠢零家鸯关部门或辊穆送交论文弱复印箨：露逛子敝，龛羲：论文教蠢阕秘 借阅。本人授权华中科技大学可以将木学位论文的令部或部分内容编入谢关数据 库进行捻索，可以袋照影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 僳密口，在 年解密焉适舔本攫较书。 本论文属于 不保密w o ( 谤在强上方握肉努“4 ” 学健敝储始嘶乞 r 期：如声牛月；b 同 指导教师签名 f 渊尹妒pf f 八州f 绉 华中科技大学硕士学弦论文 1 绪论 1 1 网络计算机概述 网终嚣+ 葵穰( n e t w o r kc o m p u t e r ，麓拣n c ) 怒耱专瘸j ：麴终诖葵环凌弱痰雾 户机( t h i nc 1 i e n t ) ，它能通过网络获取服务器端的计算和数掘存储能力。同时拥 有一定的本地计算能力：除了人机燮互所必要的脓视器和输入输出设备外，网络计 箕机不必绷有豁都存擦设备，也缀少寿扩疆端：l 。 网络计算氍是国家8 6 3 诗蟊j 计箨撬主题中六个重熹之一，穗关疆窕受掰建廑重 视，国家8 6 3 计划计算机软硬件技术主题”十五”期间的总体发展战略是：以而向国 家信息化的网络计算披术为主线，按照“h i ”8 6 3 计划战哜性、前沿性羽m 口i 螨性们要 求，颦持”蠢瘊为、蠢j 梦 不为”翡原粼，蘩点攻壳援鞋照终谤簿为棱心翡毙遴诗募 丰几软硬件技术，开发嶷有重大应壤价值的系统，为实现社会，扣夕：力的跨越式发展提 供技术支撑。 网络计算机的开发w 以推动产业链的形成，在键进和带动嘲产c p u 和操作系统 弱发展方甏，霹l 鬟莛刭穗当太熬终翅。本漯题豹建立爱蹩在遮群一令大巷爨下遂霞 的。我们以嵌入式l i n u x 为切入点，研究了网络计算机关键技术，提出了臻予嵌入 式l i n u x 的网络计算机设计。 。2 弱终算计萋嚣突专发瀑 1 2 1 研究概况 网络讨+ 算【1 i 理论的发展经历分搬式终端形式的c p 央计算、工作站客户暇务器1 2 j 薅箨、煮对点诗雾溺、瓣貉诗羹掇5 l 等l 令发展除袋。瑗在鬻为疲塌器求熬壤渤，在 企业应用巾又出现回归爱类似中央计算的瘦客户机计算f 6 7 谈式的发展趋势。 网络计算机有时又被称为瘦客户机，它是一利t 箍予服务器计算的应用的熊中体 现。关于剃终裁4 算机豹檄念，至9 5 棼以米陆续窍j a v an d s x ”，n e t p c ，w i n d o w s 终 端等多静撬法，现在网络计算甑的废掰形式和实璇援术都已经缀，圭7 攘大交往。嚣 们在网络计算机的研究过程中不对j a v an c 、n e t p c 、w i n d o w s 终端等词汇性说法加 以区分，我们所关注的是网络计算机系统的整体蜜现技术文颦后续将从网络计算 撬豹薅系缨捻、关毽技零、据决方案等器令方瑟爨嚣臻究。文巾在 ；| 要嚣努瘦客户 杌和服务器的时候，会分别引用瘦窖产机、髂客户枫和n c 服务器等词汇。 网络计算机的概念融出现多年，以往由于网络环境和应用模式等问题，商没 华中科技大学硕士学位论文 有得到很好的应用。从2 0 0 0 年起，n c 的应用环境发生了很大的变化，应用软件和数 掘逐渐被转移到网络上，宽带传输网络的建设也得到了迅速发展，这些变化都为n c 的推广和应用提供了便利条件。 目前网络计算机技术的研究和应用的状况是国外技术推进较快，已经有系列产 品推广。应用，国内虽然起步较晚，但也取得可喜的成绩。从2 0 0 f 起困内陆续推 出了“方舟l 号”，“龙芯l 号”，“北大众志8 6 3 ”等多款国产c p u 芯片，包括中国 科学院计算技术研究所、软件研究所在内的多家单位正对适合网络计算机环境的嵌 入式操作系统技术展开研发。2 0 0 3 年8 月。一个主要山n c 丌发、推广和教育等坼 位组成的网络终端计算机技术联盟在北京成立，这进步推动了n c 研究的发展。 网络计算机技术涵盖体系结构、远程显示协议、操作系统等一系列相关技术， 对网络计算机的研究应该从系统的角度从整体上进行剖析。网络训算机的体系结构 理论1 1 0 - 1 3 1 可归类客户服务器模式1 4 h 1 5 j ，随着应用需求的不同具体的体系结构形式也 在发生变化：远程显示【1 6 】【1 7 】【1 8 协议和操作系统技术是网络计算机的主要支撑技术。 远程屁示协议是实现一种应用处理逻辑和显示逻辑，f i t 分离的依靠服务器计算 1 9 - 2 2 的 分布式网络计算的基础。目前应用较多的远程屉示协议主要是1 c a ( i n d e p e n d e n t c o m p u t i n ga r c h i t e c t u r e ) 、r d p ( r e m o t ed e s k t o pp r o t o c 0 1 ) 、x 协议 z e 1 2 7 1 等。操 作系统技术包含服务器和客户机操作系统两套技术，目前支持瘦客户机计算的服务 器技术主要是v n c 2 射、c i t r i xm e t a f r a m e l 2 9 l 、t e r m in a ls e r v i c e s 3 0 1 、r a p i dx 和 t a r a n t e l t a 3 1 】服务器操作系统要解决多用户吲、会活控 l j 4 f 3 3 1 、状态表示 3 4 l 【3 5 懈一 系列技术难点。网络计算机设计中的一个主要工作就是瘦客户机操作系统的设计。 瘦客户机操作系统通常采用精简的操作系统环境，应用比较多的系统主要有w i n d o w s c e 【3 6 j 和嵌入式l i n u x 等操作系统。瘦客户机上客户端的应用程序需要提供远程显示 协议的解析功能，完成服务器上运行的应用程序的操作界丽和运行结果的输h i 。 i c a 和ir d p 是现在使用较广的商、i 坤e 质的远柙罹示协议，它们对麻用稠序远程燕 享提供了良好的支持，这两种协议目前都相对成熟两者都提供了真彩色显示、本 地声音、数据压缩、加密等功能。当采用这两种协议设计系统的时候，服务器的操 作系统都要求采用包含终端服务的w i n d o w s ，系统的差别土要是瘦客机操作系统年i l 网 络协议的选择有所区别。现有的应用方案中，r d p 协议支持的瘦客户机操作系统环境 包括w i n 3 2 、w j n l 6 、f l i d d o w sc e 、c e n e t 、p o c k e t p c 和m a c jn t o s h ；i c a 协议支持 的操作系统环境包括w i n 3 2 、w i n l 6 、w i n d o w sc e 、p o c k e t p c 、m s d o s 、u n i x 、m a c i n t o s h 、 l i n u x 和j a v a 。i c a 同时支持t c p i p 、i p x s p x 、n e t b e u i 三种网络传输协议，而 r d p 只是支持t c p i p 一种网络传输协议。 x 系统是一种被广泛应用于u n i x 系统的显示系统它实现了”。种独有的客户服 务器模式，在这种模式下运行的应用程序的执行和结果输可以自然地分离。x 系统 华中科技太学硕士学位论文 的这种支持应用程序运行结果异地显示的特性刚好满足网络计算机的弗地显示的需 求。 程网络计算瓶服务器豹主癸实现中，v n c 怒实现了一秘篇单瓣基子x 系统麓远程 桌面照示系统，但熙它支持的用户数目非常有限；c i t r i xm e t a f r a m e 和t a r a n t e l l a 通过中间层协议实现了服务器上成用程序的对外共享；t e r m i n a ls e r v i c e s 以服务的 形式羧痰霉在支持多建户熬w i n d o w s 系统申，它采凌r d p 协议共享应瓣程露，弱户 以r 卵会话的形式蠢用独立豹纛拟用户空闯，究成对w i n d o w s 系统的单独操作。 网络计算机系统中服务器操作系统采用w i n d o w st e r m i h a ls e r v i c e s 的占多数。 但是隧前的采用w i n d o w s 服务器驰系统集成方案中，瘦客户系统的设司多数采用商 矮系绞，宅稍或者程簸务器上另耱安装荚寄耱浚转换凌艉瓣孛溺舞来实现应臻疆澎 共享，戚者采用如w i n d o w sc e 等商用系统来定制瘦客户端系统，这些设计方案的软 件成本都比较高。如何设计一种耩于开源系统井h 可_ - f j n q 网络计算机系统是一个使 褥研究的课题。 1 2 2 嵌入式l i n u x 概述 l i n u x 是一个新必的类u n i x 操作系统留出i 。i n u s1 o r v a l d s 年一个遍椎i l ! ：界 的蛊志愿者程序员滋驮共同开发秘维护。l i n u x 作为一个开源成熟豹操律系统，已经 被广泛瘟翔到i t 产渡各个领域。l i n u x 最近辩三年已经被广泛使用嵌入忒凌蠢r n 成为嵌入式操作系统家族中一个快速发展的生力军。嵌入斌l i n u x 是指按照嵌入武 操作系统的要求而设计的小型l i n u x 操作系统，l i n u x 小型化裁剪后，能够固化在容 量哭鸯a 吾嚣字苓竣足嚣字节豹存德器芯片藏擎片爨；氟霹淡瀵霆特定嵌入式场会 豹功能需求。 目前国外很多的大学、研究帆构和著名的公司纷纷加入别嵌入式l i n u x 的开发 工作当审，较成熟的嵌入l i n u x 产赫不断涌瑗。现有的嵌入式l i n u x f 3 7 h 3 8 1 种类繁多， 餐魏纛潼经褒入式察耩雩i t n u x 舂l i n e o ，b l o n t a v i s t a ，l y n u x w o r k s ，p a l m p a l m ， c o v e n t i v e ，f s ml a b s ，t i m e s y s ，r e d s o n i c 等，非商业性的甑括u c l i n u x ，e m d e b i a n ， r t l i n u x ，i i t a i ，e l k s k u i t t ，l e m ，l o a f ，l r p l in u x p p c ，m l i n g x ，t h i n l f l u x 等。 这些系绫分别在实潜性、内存管理策略和嵌入戏可裁减性等穷i 囊 有所测黧。 1 3 课题主要研究_ i 作和论文组织 本文的研究内容是网络计算机的体系结构和关键技术以及如何在嵌入式l i n u x 魏基戳上莰诗网络诗冀瓿系统。论文营先系统豹努摄了网终诗算机鲍体系结秘，然 后研究了瘦客户梳酌远程显示琢联和实现钒捌、网络计算枫搡作系统技术。文巾绘 出了一种基于嵌入武l i n u x 的e l n c ( e m b e d d e dl i n u xn e t w o r kc o m p u t e r ) 网络计算 机原型设计。e l n c 原型系统的服务器采用w i n d o w s 终端服务器，瘦客户机操作系统 华中科技大学硕士学位论文 采用精简的嵌入式l i n u x ，l i n u x 系统包含xw i n d o w 显示服务器，客户端登陆软f f ： 支持r d p 协议解析，使用xw i n d o w 显示输出w i n d o w s 操作界面，并支持u s b 设 备重定向。论文在性能测试部分，提出了网络计算机的性能测试指标，设计了测试 环境，并对e l n c 的显示性能、服务器资源消耗和网络适应程度进行了测试。 本文共分如下七章： 第一章是绪论，介绍了本课题的研究背景，概述了网络算计研究现状和嵌入式 l i n u x 技术，并提出了论文的研究内容。 第二章提出了网络计算机体系结构的理论模型，分析网络计算机的应用范畴和 相关技术，总结了网络计算机的应用形式。 在第三章中。研究了远程显示的原理，分析了r d p 与x 协议的实现机理，并对 网络计算机操作系统实现进行了简要介绍。 第四章详尽介绍了e l n c 原型系统的设计和模块实现方法。 在第五章中，分析了嵌入式l i n u x 体系结构和内核模块的功能构成，详细说明 了瘦客户机操作系统的内核、根文件系统和图形系统的设计和构建方法。 第六章是对e l n c 系统进行了性能评价与分析。 第七章是结束语，对全文进行了总结并指出未来的系统改进方向；最后是致谢 和参考文献。 华中科技欠学硕士学位论文 2 网络计算机体系结构 本窜将要提出网络计算机体系结构的理论模型，分析网络计算机的应用范畴和 相关技术，总结网络计算机的应用形式。 2 嚣声n l 务嚣分淫结擒 客户服务器( c s ) 模型是一种常见的分布式系统结构，它把计算进程间的通 信划分为服务消费者( 客户) 和服务提供者( 服务器) 两个角色。符合c s 模型的 应羯糕廖戆典型运雾过程是客户囱发莛服务撵斑鼹务请求，驻务器稷攒请求把处毽 结果邋还给客户。 c s 模型提供了一种在网络环境下灵活地缀织业务处理流程的途径。站在不同的 角度对个机构的渡务进行分析，可以得到这个机构的三种业务视图： i 。凌裁模型爱躞一个撬擒瓣骧戆蕺者入稻怎么看待这个瓿稳。 2 ，处理模型描述一个机构的业务处理过程。 3 信息模型描述一个机构从事业务处理所需要的信息。 把这三种业务视图映射到相威的计算模型中可以得到三个处理层次； ， i 表示层：这一瑟主要是对疲一令应爰p 程 亭豹震产羚瑟，它 参瑗了功链模型。 2 应用层：这一层对应业务的逻辑处理功能，它实现了处理模型。 3 数据层：这一层管理业务数据，它实现了信息模型。 应耀c s 模型媳实际系统的实现子差万别，可良对照这三个处理痿次，依照各 功能模块分布位置的不同对这些系统进行大体分类，如图2 + l 掰示： 1 分布式表示：客户端只完成应用程序的鄢分表示功能。多数的逻瓣处理在服 务器上进行。在这类废用系统中，客户终端只是负责应用的用户界面显示和用户输 入耋定藏绘疆务器。这类瘟趸对客户装载诗冀缝力要起较羝，僵是要露瓣络要求较 高，客户和服务器闻大的数据流纛爱经过网络传输。分布斌表示的一个应用实例是 客户端运行t e l n e t ，服务t e l n e t 的t e l n e t d 服务程序运行在服务器上。 2 远程表示：鬻户端完成也用程序的全部袭示功能，祗应用层和数据层处理都 在骚务器主逶露。这秘模式要求客产终璞摆蠢受多懿诗雾资源，提供宠熬豹爨户蚕 形接口管理和显示输出功能。因为鼠标移动、滚动条拖动和数据文法检验等用户交 互操作的处理可在客户机上进行，因此减少了网络资源的消耗。这类应用的实例是 u n i x 系统鹃xw i n d o w s 。 3 分布式逻辑：客户鞴帮服务器各实城疵霜程j 芋豹纛捅逻辑娃理静一部分功 能，而袭示层和数据层分别位于客户和服务器上。这类应用的实例是刚贝浏览，客 华中科技大学硕士学位论文 户端进行h t m l 和j a v a 解析，服务器端充当c g i 和h t t p d 服务器。 4 远程数据管理：客户端实现应用程序的表示层和应用逻辑层的功能，与负责 数据管理的服务器交互。这类应用的典型例子是网络文件系统，文件表示和逻辑解 析都是客户端处理的，而服务器上只是存放了数据。 5 分布式数据管理：数据管理由客户和服务器共同完成。这需要确保客户和服 务器数据的一致性，这类应用的系统实现比较困难。一种应用实例是分布式数据库 系统。 分布式寰示远程衰示 分布式童辑远程鼙掘管理分布式聂据量曩 l 轻量擅窖p 机l厂i 磊r 厂1 鬲百 l - - - - - - - - jl 、j l 。j 图2 1 客户服务器分层结构 图2 1 中，分布式表示、远程表示和分布式逻辑三类应用形式的共性在于客户 端的功能侧重于计算结果的表示输出，而轻于应用逻辑的处理。这三类应用形式的 任务计算大都是依赖服务器来完成。这种基于服务器的计算模式正是瘦客户机计算 所体现的形式，可以将这三类应用统一划归到瘦客户机计算范畴内。 2 3 瘦客户机结构 瘦客户机系统的体系结构是典型的客户服务器结构，瘦客户机和胖服务器共同协 作构成一个应用系统。因为功能需求的不同，服务器和客户机各自都有一系列关键 的实现技术。瘦客户机计算涵盖c s 模型中分布式表示、远程表示和分布式逻辑三 类应用形式，它在具体实现中表现出不同的应用形式。 2 3 1 瘦客户机概念结构 瘦客户机系统的客户机和服务器之间表现出一种客户服务器关系，瘦客户机的软 壁塑堡壁圭量旦壅塞堕旦生量亘塑室歪熊些堡墨：亘盔整坌堕堡旦丝墨塑塑塑篁墨 华串科技大学硕士学稼论文 任务由服务器完成。 目蠹目 圈2 ，2 痉客产撬禳念结构 这熙输出个瘦客户机的概念缩构，如图2 + 2 所示，e 屦为应用处瑗，下层为 i t 基础设膝。图2 。2 的发侧对威瘦寝户机，瘦客户机的构成照：硬件采用痰身的寨 嚣慈概，毽富e p 毽r a m ，辩卡，最示嚣戳及键盘鼗标等输入设釜，鸯瓣校撵需要也 可鞋截含声卡、打辩概接嚣等输斑设备，还霹l 蠹糖有少登襻储资源；欲佟系统包含 提供有限的操作系统服务和特定的客户端应用稷序，操作系统隔离了成用软件和底 层硬件娥节，并且提供用户图形接嗣引擎负爨处蠼月户图彤接嗣豹输入謦髓输出；客 产裁或爝程廖壤摄系统翳逮震形状麓不嚣可以袋瓣滏菱器瞧爵驻是远鼷终糍爨麓程 序。痰客户机系统的阏络环境可以选粥局域麟、广域网、遮穰访问服务拨弩、直接 拨号等磐种形式。网络上传输满足一定格式的客户和服务器的通信数据。图2 2 的 右侧对墩鼹服务器，麟服务器疆供瘦鼷程序共攀静数据凳璇服务。 2 3 2 嘘辫户机相燕技术 痰饔户壤技术蔓婺指涎是痰褥户壤捺箨系统技零帮远瑕显示技术。痰容户挺攥手筝 系统滁了掇供输入籁菇示设备骥 串支持外，它鹣主簧作霜翁提擞潮络连接叛凝u l 弓i 擎服务，有时根据成用的需要提供多媒体数据输出。 u l 弓l 擎是瘦客户枧操作系统环境抟重要组成部分，u i 弓l 鼙又被称为鼹承服务器。 薹示溅务器麓箨题鲶惩嶷爨程蓐黪霞黟输錾舔蹋声赣灭。媛黎援务器鹣实爨了远弦 显示协议。表示技术分为远程表示和分布式表示两种，它点蒙被用于建立程序的露 口和程序的执行过稷的联系。后颟章节的讨论中，我们不对避程表示和分布式表示 进行严格溪分。 ， 华中科技大学颈士学位论文 2 3 3 胖服务器相关技术 瘦客户机系统中的黻务器的相絷技术主要是会话的控制与同步以及系统的高可 用性的实现。 所谓公诺的控制和网步是指在共攀应用程序的时候，需要支撩对用户并发访问进 行控裁窝弱步秀产对庭逶程序豹搽佟。运嚣在鼹务器主戆疆窿爨要支跨多建户莠发 访问，服务器要能够控制多个用户的并发访问和同步应用程序的数据处理。 为了搬离瘦客户机计算系统的可用性需要考虑的问题与其他计算方式所面临的 闯题差别较大。在瘦客户概系统中所有的用户信惠和应用程序都存放在服务器上， 鼹务器懿弼靠经直接关系到整令系统豹可雳缝。痰客户梳系统中应震程亭豹集串安 装在带来管理便利的同时也造成服务器的单一失效性，表现为服务器的失效将影响 到所有的成用服务都不w 用，同时所肖的用户都无法登陆到服务城内。在w i n d o w s 服 务器上配鬻主域控裁器秘备份域控铡器可以实觋鲻户鼗号熬备份，选择任一个鼹务 器都可敬辩用户账号避行认证检验。从两可鞋避兔产生因为主服务器静失效丽造成 用户不能灏泶到服务区域的现象。为了提高服务器的可用性，也可以采用一些如磁 盘镜像、服务冗余等策略。 2 3 4 瘦客户机的应用模式 实际t 瞧爆中，瘦客户枫的应用模式可以归纳为客户n 务器( c s ) 模式、浏览 器鼹务器模式、终端滕务器模式、搴逢运行模式莛霾静攀蘧形式。c s 禳式静一嵇 实例是在通用配置的p g 机上，通过落行类似r e m o t ed e s k t o pc o n n e c t i o n 等应用软 件远程登泶到服务器，从而实现对服努器资源的访问和控制。浏览器服务器通过浏 煎器获取溅务器兹骚务。本缝运彳亍模式在本地提供蕊分应矮程序豹执行能力，多数 的服务还愚依靠服务器究成。终端n 务器模式怒瘦客户极系绞中常用赡缀建形式， 瘦客户机软件环境主嚣甑括一个提供有限功能的操作系统和个客户端登陆软件， 用户通过这个登陆软件畿录到服务器上，在服务器上运行程j 警，在本地观糟结果输 老。 2 4 小结 本章蓠先分析了c s 模型的业务流程和功能毫嫩图，并把应用c s 模型的实际系 统麓分梵五个类型， 燕炎了瘦客户撬诗算熬应廷藏碡，然螽在c 届攘型豹蒸糖上， 抽象出瘦客户机的概念结构，并对瘦客户机系统中各功能部件的相关技术避行了简 要讨论。 8 华中科技天学硕士学位论文 3 瘦客户机技术 远程显示技术和操作系统技术是瘦客户机的关键技术。本章将研究与远程显示 相关的窗口映射和多点数据通信的原理，分析r d p 与x 协议的实现机理，并简要介 绥弼终诗算掇操痒系绞熬实蕊。 3 1 遗程显示技术 远程显示技术允许应用程序实现多点共掌，支持应用程序图形窗口的异地显示 彝数攥熬远程浚入簸窭，它是掰终计算掇豹较，& 接术。建予霹终计冀嘏熬远程显示 技术其实也就是窗羽欧射和多点数据通信豹具体实现形式。支持远程擞豕的应用程 序多点轶享技术的权威参考是国际电讯联盟制定的t 1 2 0 系列协议族。在远程显示 技术这一节，我们蓠先里简要了解一下t 1 2 0 辨议族的功能结构，然鹾分析t 1 2 8 应爱稷廖多点共事秘议孛戆密瑟获耱愿理霸t 1 2 2 r 。1 2 5 多熹透痿黢务审兹多熹鼗 据通信原理，最后研究原型系统设计中涉及到躺r d p 协议和x 协议的实躐机制。 t 1 2 0 系列规范定义了在多媒体会议环境下多点通信涉及到的一系列协议，规范 涵盏了网络视频会议中涉及至的应魇程序共享、数据共事、会议控制、多点通信等 多个方蠢。t 1 2 0 豹系统结稳鲡謦3 ，l 掰示，这魏协议中鑫t 1 2 3 、t 1 2 2 t 2 5 窝t 1 2 4 构成的多点通信基石盥设施是必须的，其它协议根据具体应用情况而定。 图3 i1 t u t t , 1 2 0 协议族 威用程序协议愿一组协议数据单元的集含，定义了应用程序通信端点之间的关 9 华中科技大学硕士学位论文 联行为。t 1 2 8 定义了应厢程序多点熬亭机制，t 1 2 6 定义了如何晟示静态图形，t 1 2 7 定义了多煮文舞簧羧飒糕。 r 节点控制器为t 1 2 0 提供终端管理机制，它麓t 1 2 4 会议协议相交互。 通信熬础设施提供多点互连和数据可靠传输服务，它为多个独立的应用程序提 供一个一致性多点通信环境。t 1 2 0 鲍基础设施幽t 1 2 4 会议控制、t 1 2 2 t + t 2 5 多 煮逶售骚务器t 。1 2 3 礴绦健羧蛰议接强三都努棱藏。t 1 2 4 会议控麓餮谈( g e e ) 主 要用于调和各终端设备的功能特性和仲裁多点通倍通道和令牌的使用。t 1 2 2 1 2 5 多 点通信服务协议( m c s ) 解决视频会议中如何加载通信域、隔离通信域、如何控制节 点加入和离开会话通道等问题，另钋还定义了如何收发应用瑕序共享数攒掇文。 t 1 2 3 受蠹m c s 耱议数撼单元鲍霹嚣传输，它定义了各静秘络豹协议堆棱支待，秀 m c s 以上备层提供了一个致的0 s i 网络传输服务接口。 3 1 1 窗嗣映射原理 t 1 2 8 艋范定义了廉髑程序多点袋攀酶原理，弹定义了如帮会话中静不同节点上 显示输出避行在另外一个节点上的应用程序。 t 1 2 8 协议属于应用层协议，它蠢接t ，1 2 8 调用底层t 1 2 4 和t 1 2 2 1 2 5 的通信 缀务。藏藏串雩l a 矗s 帮a s c e 嚣个壤念： 1 皮用程序共享( a s ) ：一个通过两个或多个终端的协作来实现把在一个终端上 运行的应用程序的执行结果输出到另外一个终端以及为应用穗序提供输入的过程。 2 应用程序共享蜜体( a s c e ) ：个与上层应耀程序和底屡多点通信服务稠本地 会议控钢缀务交互寒实壤应用程窿共攀瓣应焉覆垮游议实落。a s c e 熬薅等螭点之阖 使用应用程序共享协议数据单元( a s p d u ) 通信。 a s 定义了a s c e 的协议处理语义，而a s c e 捆威的可以与终端的本地显永系统之 阍媚互殃射。一个嫣会锈中包含一个戚多个a s c e ，这些a s c e 搜薅a s 协议程会话中 共享应丽糕序。a s 诲议定义了a s c e 如何交互，它不处理a s c e 与底层操维系统或输 入输出外设的交互。a s 协议定义了一个逻辑桌面和窗口模型，逻辑桌面对应本地终端 显示设备。a s 会话中的a s c e 负责本地终端环境和a s 协议桌颟和窗口模型之间的映 瓣。 在a s 会话中，有三种类型窗口： 1 宿燕窗口：宿主窗口为在终端上运行的应用程序所拥祷，可以被其宰副a s 会话中。对于每个宿主窗口，可以存在予多个a s c e 关系中。谯每个a s c e 的另一端 懿溃点上鄂窍一令影子寮翻与之对瘦。宿主密日夜矗s 夔逻辑寨嚣上被戆藏，茨壹本 地输出。 2 影子窗口：影子窗口由a s c e 绘画，映射袋个a s c e 端点上的宿主窗口。 0 华中科技大学硕士学位论文 3 本地窗口：本地窗口不被共唪，它们的输出只在本地终端可见。一个a s c e 的一个主嚣任务是跟踪本地窗口，它隐藏宿主窗口在逻辑桌磁上地位置，1 谤慕从何 延获褥该饔主密强豹绘翻信息。 b l 。r - c fc “f i 。“。一 j c 显示嚣 、i 0 一 黑一三二 l 图3 2 a s 会话中的a s c e 鬃合 在a s 褥议模型秘，a s c e 实现为援示巍宿主诱釉功能。a s c e 实现显示功缝搓豹 是它显示输出被其它a s c e 共享出来的影子窗口，自身不被共事到a s 会话中。a s c e 实现宿主功能指的是它共享窗口到a s 会话中，它不参与影子窗口的输出。一个a s c e 也可以同时完成显示和糖主两种功畿。 銎3 。2 中，a s c ea 篱瑾一个a s c ee 戆影子露翻、一个共寥弼鸯s 会话中懿密主 窗口和一个本地窗口。a s c ea 在本地绘画a s c ec 的影子窗口，湿示本地窗口。a s c e b 和a s c ec 类似地分别管理影子窗口和本地窗口。 当a s c e 对应一个宿主窗口的时镁，它负责创建缮主窗口的输出数据浚，会话中 与之对应瓣葵它a $ c e 使用这些输基数罐绘青影子鬻嚣。矗s 输趱数据流在a s 遂道上 以广播的形式传输到其它处于活动状态的a s c e 。输出数据主要包含窗口状态信息、 颜色信息、命令和位图数据。 矗s 赣积靛寿l 是确像会话中任褥一个a s c e 都可以控割密曩秘目壤主密日 l i b i 6 8 6 i i , i b c s o6 ( 0 x 4 0 0 2 0 0 0 0 ) l i b i d l i n u x s o 22 l i b i d l i n u x s o 2 ( o x 4 0 0 0 0 0 0 0 ) “= ”左侧对应的是函数库符号链接文件，指向右侧真正的共享函数库。l d d 命令 输出信息包含了函数库在系统中的位置。 在根文件系统中放置好应用程序和函数库后，接下来是放置前面编译好的内核 模块和内核镜像文件。内核模块的放置比较简单，只是把模块文件拷贝到 r o o t f s 1 i b m o d u l e s 目录中，然后配置e t c m o d u l e s c o n f 文件以便系统执行的时 候自动加载模块。内核镜像的放置因为装载器的不同，放置的位置有所不同。当装 载器被设置为从根文件系统中启动内核的时候，才可以把内核镜像文件拷贝到目标 根文件系统中。 l i n u x 以设备文件的形式操作除了网络接口之外的所有设备，这些设备文件都位 于根文件系统的d e v 目录下。每个设备文件都对应自身的主次设备号，安装嵌入式 系统的设备文件的一种简单方式是直接从l i f l u x 标准设备文件目录中拷贝所需要的 设备文件到目标根文件系统的目录d e v 中。 前面组织好了嵌入式l i n u x 根文件系统和内核镜像文件，接下来的工作是配置 系统的初始化过程。l i n u x 内核启动后，调用i n i t 程序运行第一个应用程序。常用 的l i n u x 系统大多数使用s y s t e mvi n i t 程序配置系统的初始化过程。s y s t e mvi n i t 启动过程会用至o e t c i n i t t a b 文件和e t c r c d 目录，e t c i n i t t a b 定义7 个系统 华中科技大学硕士学位论文 运行级别，在e t c r e d 目录下包含了在各个运行级别上所要运行的服务。 在嵌入式l i n u x 系统中，因为系统很少运行多用户模式，所以通常不需要像 s y s t e mvi n i t 这样功能强大并且复杂的登陆系统。在嵌入式l i n u x 中经常用b u s y b o x i n i t 来替换s y s t e mvi n i t 配置系统初始化过程。 b u s y b o xi n i t 可以看作是s y s t e mvi n i t 的精简版本，提供大多数的初始化功 能，但不支持运行级别的划分。使用b u s