网络设备操作系统（Linux .vs. vxWorks）

2001年IBM大张旗鼓的宣布支持Linux，并投入10亿美金用于Linux相关开发。

最近的Cisco抛弃了其专有的IOS核心，在 ASR1000的控制平面软件上采用了Linux为基础平台。据传Huawei、H3C等厂商的软件平台也纷纷转向以Linux为基础，而以前他们都采用vxWorks作为基础。几年前，就连vxWorks的开发者风河公司也宣布同时支持vxWorks和Linux。由此看来，Linux在网络设备领域取代vxWorks几乎已成定局。这背后的原因究竟是什么？与vxWorks相比，Linux究竟有那些优势？

在我看来，IBM支持Linux，是为了借Linux来挽救其规模庞大的服务器产品线，借助Linux拓展其软件服务市场。（注1）

而网络设备上用Linux，并不在于Linux的技术有多先进，而是Linux所代表的产业链的发展速度超过了vxWorks，用Linux会使软件开发成本更低。

Linux和vxWorks在技术上的主要差异在于：A、Linux的核心和用户进程之间是的地址空间隔离的，每个用户进程之间的地址空间是隔离的，当某一个用户进程崩溃的时候，不会影响操作系统核心和其他用户进程正常运行。B、Linux支持页面级的内存管理，支持换页。C、由于隔离的原因，使得Linux软件的各部分之间耦合性更小，Linux的应用程序跟核心之间有清晰的界面，POSIX API。总而言之，Linux充分利用了现代微处理器的MMU硬件，而vxWorks则采用平面地址空间（注2）。在某些高端设备上Linux的保护模式的确可以让系统更稳定，至少更容易找Bug。这个特点也是也是长期依赖Juniper赖以攻击Cisco IOS的主要论据，因为Juniper的JunOS是基于freebsd的，也具有同样的特点，而Cisco的IOS核心与vxWorks类似（注3）。

Linux除了具有上述技术优势之外，其实也还有很多缺点，如：（a）Linux的网络协议栈是针对主机优化的，对于低端路由器这类设备，运行效率不高。(b) Linux的软件镜像较大，占用flash和内存空间大，对甚低端设备来说，成本高。（c）就总体运行效率而言，Linux比vxWorks差，Linux系统调用开销大，Linux的动态连接库调用的开销也大，在某些硬件上Linux的进程间切换的开销也大等等。

我认为，Linux相对于vxWorks的技术优势是微不足道的。导致网络设备厂商转向Linux的主要原因是Linux代表产业链越来越成熟，用Linux的开发成本将远低于vxWorks。主要表现在：（a）支持Linux的软件越来越越多，而支持vxWorks的软件越来越少，Linux下面有很多开源软件，而这些开源软件多半不支持vxWorks。现在用于网络设备的商业软件几乎都支持Linux，如：Gated、Zebos、Trillium、InterPeek的协议栈等。（b）几乎所有的芯片都提供Linux驱动程序，几乎所有的CPU、评估板都提供Linux支持。（c）熟悉Linux的开发人员更好找。与Linux相比，vxWorks则越来越显得曲高和寡，其生存环境也越来越差。

对于网络设备来说，选择哪种操作系统软件并不是决定成败的关键因素，操作系统只提供了一些如任务调度、任务间通信、中断管理、内存管理等基本功能。在一个路由器中，操作系统软件占总代码量的5-20%，而且无论选择那种操作系统，这部分代码都是相对稳定的，不需要作太多修改和维护。但是如果操作系统选择不当，却可能增加很多开发成本。例如：如果你选择的CPU不被vxWorks支持，那么就必须自己开发其CPU支持代码和BSP（注4）。如果某个以太网芯片没有vxWorks的驱动程序，那么你也不得不开发vxWorks的驱动程序。最让人无法忍受的事情是，现在用过vxWorks的人越来越少，会Linux编程的人越来越多，并且很多人非常熟练。

如果说IBM选择Linux还带有一定的冒险成分的话，那么现在Cisco、H3C、Huawei等选择Linux，更多是无奈之举。

 

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注1： 当时的Linux已经在互联网行业得到了广泛应用，像FTP、Web这类服务器程序在Linux上运行已经没有任何问题，并且有Sybyse、Oracle、Infomix等一批商业数据库有Linux版本。有一大批刚刚从学校毕业不久的年轻技术人员熟悉Linux，Linux各种技术资料在互联网随处可得，讨论Linux论坛网站也层出不穷，Linux在服务器市场的份额快速增长。虽然IBM的AIX在技术上暂时领先（这一点也许有人不同意，但我认为在2001年左右的时候，Linux在技术上还远远赶不上AIX、Solaris等商业Unix。也许这个问题可以专门作为一个话题展开讨论。），并且有良好的商业化支持，而且在金融等传统企业市场占有率暂时领先与Linux，但是其活力和前景却远远落后于Linux。对IBM来说，AIX软件销售并不是其主要收入来源，IBM主要业务是软件服务、服务器硬件的研发和销售。在这种情况下，IBM押宝Linux，不失为明智的选择。当大批信仰Linux的年轻技术人员逐渐掌握了决策权的时候，他们会在采购中更倾向Linux，这是他们会发现，这些产品中很多都是IBM的。

注2：这样说不完全准确，vxWorks在6.x版本中也提供了保护模式的支持，但这个不是vxWorks主要的特性，vxWorks下的大部分应用程序还没有用到这个特性。

注3：可能是基于某个QNX特殊版本的。

注4：有时候甚至这个工作是完全不可行的，某些CPU是跟Linux帮定了的，没有提供完整的寄存器文档。