Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

王 蘋(píng)，王 彥

（1.福州大學(xué) 陽(yáng)光學(xué)院，福建 福州 350008；2.福建省科學(xué)技術(shù)信息研究所，福建 福州 350001）

Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

王 蘋(píng)1，王 彥2

（1.福州大學(xué) 陽(yáng)光學(xué)院，福建 福州 350008；2.福建省科學(xué)技術(shù)信息研究所，福建 福州 350001）

以NUIX為背景開(kāi)發(fā)的Linux，是目前相當(dāng)流行的一種操作系統(tǒng).Linux內(nèi)核具有較高的實(shí)時(shí)性，隨著實(shí)時(shí)監(jiān)控具體要求的日益增加，Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，也正是為了滿(mǎn)足這些監(jiān)控需求，大量的實(shí)用性監(jiān)控系統(tǒng)先后出現(xiàn)，并為人們的生產(chǎn)生活提供便利.本文首先介紹了Linux以及它的優(yōu)點(diǎn)，然后闡述了Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的基本原理，最后分析了基于Linux的適時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用和實(shí)現(xiàn).

Linux；實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)

Linux操作系統(tǒng)具有靈活穩(wěn)定、成本低、實(shí)時(shí)性、伸縮性能好等特性，非常適于開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)，因此嵌入式Linux系統(tǒng)發(fā)展迅速，Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)也得到不斷突破和實(shí)現(xiàn).嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)特性使其滲透到很多領(lǐng)域，為我們的生產(chǎn)發(fā)展提供了重要操作手段，同時(shí)也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全發(fā)展.如今國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都能找到Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的影子，大到工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，小到我們常見(jiàn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)等.Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，不同的監(jiān)控系統(tǒng)有不同的監(jiān)控要求，Linux都能以其強(qiáng)大的功能不斷實(shí)現(xiàn).

1 Linux概述及其優(yōu)點(diǎn)

1.1 Linux概述

對(duì)于大部分非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的人士，可能對(duì)Linux比較陌生.Linux是一種操作系統(tǒng)，它是UNIX操作系統(tǒng)的一個(gè)克隆版本，同時(shí)UNIX操作系統(tǒng)又是其成長(zhǎng)發(fā)展的重要支柱之一.而UNIX則是一個(gè)支持多種處理器具有強(qiáng)大功能的操作系統(tǒng)，具備高可靠性、成熟性、開(kāi)放性、伸縮性等優(yōu)勢(shì)，是一種廣泛使用的操作系統(tǒng).Linux把系統(tǒng)中的硬件設(shè)備、軟件設(shè)備、操作系統(tǒng)、各類(lèi)命令等都設(shè)置為擁有各自特色的文件，Linux內(nèi)核是該系統(tǒng)的關(guān)鍵，它是一個(gè)系統(tǒng)軟件，主要用于為硬盤(pán)提供抽象層、完成多項(xiàng)任務(wù)、對(duì)文件系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制等.為什么說(shuō)Linux是UNIX的克隆了？主要是因?yàn)長(zhǎng)inux內(nèi)核是由匯編語(yǔ)言以及C語(yǔ)言組成，是一個(gè)符合UNIX基本思想的類(lèi)操作系統(tǒng).

1.2 Linux的優(yōu)點(diǎn)

目前，Linux在計(jì)算機(jī)界廣為流行，主要因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：第一，該系統(tǒng)完全免費(fèi)，用戶(hù)還可以自由修改其源代碼，這對(duì)于計(jì)算機(jī)程序員來(lái)說(shuō)極具誘惑，他們可以根據(jù)自己的思維對(duì)其修改，同時(shí)也促進(jìn)了Linux的不斷完善與壯大.第二，具備兼容性，這使它可以運(yùn)行較為常見(jiàn)的DOS、Windows程序，使用戶(hù)可以從Windows轉(zhuǎn)到Linux.第三，Linux支持多用戶(hù)、多任務(wù)基本特點(diǎn)，用戶(hù)對(duì)自己的文件有特殊權(quán)利，各用戶(hù)互不影響，Linux的每個(gè)軟件都有其特定用途，它可以使多個(gè)程序獨(dú)立運(yùn)行實(shí)現(xiàn)多任務(wù)功能.第四，Linux擁有圖形、字符的良好界面，并且類(lèi)似于Windows，用戶(hù)可用鼠標(biāo)進(jìn)行操作.第五，Linux還有安全性高、功能強(qiáng)大、穩(wěn)定性好等特色，Linux的網(wǎng)絡(luò)功能和內(nèi)核緊密相連使其優(yōu)于其他的操作系統(tǒng)，另外它還采取了大量的安全、穩(wěn)定措施.第六，Linux可在多種硬件平臺(tái)上有效運(yùn)行，它的高系統(tǒng)性能也是基于多個(gè)處理器平臺(tái)同時(shí)工作.此外，由于Linux經(jīng)常被用于嵌入式操作系統(tǒng)，它還可以在機(jī)頂盒、游戲機(jī)、移動(dòng)電話(huà)、攝影機(jī)等設(shè)備上運(yùn)行.Linux具有成本低、靈活、可設(shè)置性等以上所述優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛用于各種設(shè)置中，不少產(chǎn)品都利用Linux進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以及它的硬件式網(wǎng)絡(luò)防火墻和路由器功能.

2 Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的介紹及其實(shí)現(xiàn)的重要性研究

2.1 對(duì)Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的介紹

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為不僅人們的生活提供了各種便利，還在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)這一領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn).實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括軟實(shí)時(shí)和硬實(shí)時(shí)兩種類(lèi)型的系統(tǒng)，它對(duì)時(shí)序、邏輯要求比較高.實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的在于實(shí)時(shí)監(jiān)控各種突發(fā)事件，及時(shí)處理各種中斷，這就要求實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)必須有多種中斷級(jí)別、多任務(wù)等特征.而Linux正是具備了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)所需的各種要求，被廣泛使用與各種實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中.Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是利用Linux操作系統(tǒng)確保在一定時(shí)間范圍內(nèi)完成實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)的操作系統(tǒng).比如，Linux嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是一種，并以其方便、信息量大等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于交通、銀行、辦公樓等需實(shí)時(shí)監(jiān)控的場(chǎng)所.

2.2 實(shí)現(xiàn)Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的具體途徑

Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)我國(guó)社會(huì)生活的各個(gè)方面都發(fā)揮著重要作用，如何充分利用這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有價(jià)值了？這就要求廣大研發(fā)人員根據(jù)實(shí)際需要，不斷實(shí)現(xiàn)各種基于Linux的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng).在我們的日常生活中，經(jīng)常需要用到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，那么它是如何實(shí)現(xiàn)的了？下面通過(guò)文件的實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)行介紹.在下載重要文件過(guò)程中我們要保證數(shù)據(jù)的完整性，實(shí)現(xiàn)高效、及時(shí)的文件檢測(cè)就需要對(duì)文件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控.在Linux操作系統(tǒng)中，對(duì)于每一個(gè)文件的操作都要通過(guò)文件的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件的完整性有一定威脅的關(guān)鍵性調(diào)用，可以在Linux內(nèi)核中分析查找對(duì)應(yīng)的代碼.這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)文件安全的高效、準(zhǔn)確監(jiān)控.Linux系統(tǒng)本身就具有實(shí)時(shí)性，在該系統(tǒng)下的任何操作都會(huì)留下清楚地操作記錄，因而透明性強(qiáng).Linux文件實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化編程，方便使用且擴(kuò)展性強(qiáng).實(shí)踐證明，該實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)各種文件操作進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確且高效的監(jiān)控.Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，比如，公交車(chē)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控、手機(jī)視頻的實(shí)時(shí)監(jiān)控、各個(gè)公共場(chǎng)所的實(shí)時(shí)監(jiān)控、森林火險(xiǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等，可以說(shuō)我們的生活早已離不開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控.

3 Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在具體實(shí)踐中的應(yīng)用

3.1 Linux網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于一些容易突發(fā)危險(xiǎn)的公共場(chǎng)所，加強(qiáng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控是非常有必要的.如果監(jiān)控系統(tǒng)完善，我們就可以做到防患于未然，并且在發(fā)生緊急危險(xiǎn)時(shí)能做出最快反映，把損失降到最低.例如，北京“藍(lán)極速”網(wǎng)吧特大火災(zāi)事件讓我們更加關(guān)注公共場(chǎng)所的監(jiān)控問(wèn)題.根據(jù)調(diào)查顯示，大伙導(dǎo)致二十四人當(dāng)場(chǎng)死亡，數(shù)十人受傷，而縱火的4人均為未成年人，導(dǎo)致如此心痛局面歸根結(jié)底還是網(wǎng)吧的管理監(jiān)控漏洞.目前我國(guó)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)存在較大問(wèn)題，不少未成年人沉迷網(wǎng)絡(luò).Linux網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，被用于各個(gè)網(wǎng)吧的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控.該系統(tǒng)具體實(shí)施過(guò)程如下：下發(fā)訪(fǎng)問(wèn)列表，這樣監(jiān)控人員可以控制對(duì)一些非法網(wǎng)站的訪(fǎng)問(wèn)，對(duì)網(wǎng)吧進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)顯示各網(wǎng)點(diǎn)在線(xiàn)狀態(tài)、在線(xiàn)人數(shù)以及在線(xiàn)用戶(hù)列表.根據(jù)用戶(hù)信息查詢(xún)用戶(hù)身份以及訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站.由于Linux操作系統(tǒng)自身的優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)基于可維護(hù)性、靈活性以及成本低等要求，以L(fǎng)inux作為系統(tǒng)平臺(tái)，利用該系統(tǒng)的可伸縮性和源代碼開(kāi)放來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使之具有網(wǎng)絡(luò)分析功能，實(shí)時(shí)顯示用戶(hù)狀態(tài).計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全是國(guó)家高度重視問(wèn)題，Linux網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在一定程度上減少了意外事故的發(fā)生，對(duì)保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健發(fā)展具有重要意義.

3.2 基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

Linux操作系統(tǒng)本身是一個(gè)面向桌面的系統(tǒng)，因具備高效靈活，節(jié)約成本等優(yōu)勢(shì)受到廣泛青睞.嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)是對(duì)Linux代碼進(jìn)行了修改和更新，建立完整交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，微處理器逐步成為嵌入式系統(tǒng)的核心部件.嵌入式系統(tǒng)將系統(tǒng)的軟件和硬件一體化，特別適用于要求實(shí)時(shí)性、多任務(wù)的應(yīng)用體系.嵌入式Linux存在著巨大的市場(chǎng)潛力和商業(yè)機(jī)遇.嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)制定嵌入式Linux操作系統(tǒng)，將嵌入式監(jiān)控機(jī)應(yīng)用于客戶(hù)端，然后通過(guò)Int ernet通信，它不僅能與服務(wù)器組成網(wǎng)絡(luò)，還可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控.目前視頻網(wǎng)絡(luò)極為流行，如電視視頻的轉(zhuǎn)播、遠(yuǎn)程教育、視頻會(huì)議等.基于嵌入式Linux的視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)采用多線(xiàn)程技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，多線(xiàn)程結(jié)構(gòu)可提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，而同時(shí)嵌入式的監(jiān)控機(jī)通過(guò)Int ernet安全傳輸數(shù)據(jù)到視頻中心，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)集中監(jiān)控.該監(jiān)控系統(tǒng)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)性和各種信息的記錄及顯示很清晰，并且操作方便、反映敏捷、成本低廉，為視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化提高了解決方案.基于嵌入式Linux還被用于工業(yè)測(cè)控等關(guān)鍵領(lǐng)域.Linux網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)字視頻技術(shù)、嵌入式技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，是一種以網(wǎng)絡(luò)傳輸控制、視頻解碼技術(shù)為核心的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng).

3.3 基于嵌入式Linux系統(tǒng)的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制與圖像傳輸

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)開(kāi)發(fā)的不斷深入，深層海底資源探索、無(wú)氧太空探索以及人類(lèi)無(wú)法親身接觸需以機(jī)器人替代人工操作的情況給遠(yuǎn)程監(jiān)控帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，利用嵌入式Linux系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器人的監(jiān)控是成為解決這些問(wèn)題的好方法.遠(yuǎn)程機(jī)器人實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是指操作人員通過(guò)傳感器向機(jī)器人傳輸遠(yuǎn)程指令達(dá)到監(jiān)控的目的.機(jī)器人作業(yè)要求具備精確的數(shù)據(jù)和圖像傳輸，機(jī)器人控制的關(guān)鍵就是實(shí)時(shí)控制中心相互交換數(shù)據(jù)和信息.嵌入式Linux技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同機(jī)器人單獨(dú)或同時(shí)作出復(fù)雜指令，并可根據(jù)擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)充，它的多任務(wù)、穩(wěn)定性為機(jī)器人監(jiān)控提高了更有效途徑.

綜上所訴，Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為我們的生產(chǎn)生活提供了較高程度的保障，它的實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮作用具有重要意義.Linux有很多優(yōu)于其他系統(tǒng)的特性，才使得Linux在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不斷應(yīng)用與實(shí)現(xiàn).這些監(jiān)控系統(tǒng)也因?yàn)長(zhǎng)inux具備了高效、靈活、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn).Linux仍然有廣闊的發(fā)展前景，還可以在更多的實(shí)時(shí)監(jiān)控領(lǐng)域得到實(shí)現(xiàn).Linux實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)不斷自我完善，如可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)監(jiān)控對(duì)象具體化，使監(jiān)控細(xì)分從而更有針對(duì)性；還可以對(duì)監(jiān)控等級(jí)細(xì)分，更加詳細(xì)的記錄監(jiān)控信息，做到既節(jié)省資源又提高效率.

〔1〕劉露，王竹萍，劉炬.基于嵌入式Linux的視頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].電測(cè)與儀表，2004（12）.

〔2〕李侃.基于嵌入式Linux系統(tǒng)的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制與圖像傳輸?shù)难芯縖J].北京郵電大學(xué)，2006（4）.

〔3〕熊曉強(qiáng).淺析Linux操作系統(tǒng)的發(fā)展[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2011（9）.

〔4〕邱琪，楊斌.基于數(shù)字信號(hào)服務(wù)器的Linux網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25（5）.

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