Linux Lab：难以抗拒的十大理由

By Falcon ofTinyLab.org Dec 19, 2019

Linux Lab 是一套用于 Linux 内核学习、开发和测试的即时实验室，可以极速搭建和使用，功能强大，用法简单！

经过 3 年多的开发与迭代，Linux Lab 已经发布了v0.2 版，其易用性和功能逐渐强大，非常推荐各位 Linux 内核和嵌入式 Linux 开发者尝试。下面列举了十大使用 Linux Lab 的理由。

省时：节省数周的环境搭建时间

无论是新人还是有经验的老手，搭建 Linux 的学习和实验环境都是比较费时费力的，一方面要安装基础系统，一方面要下载各种交叉编译工具，有时候还要去下载最新的源代码。在国内这个大的局域网下，要整完整套环境，少则几天，多则数周，最重要的通常还得多次重复去搭建，不光费时还很繁琐，系统一变更，又得重复做。

Linux Lab 把这几个工作简化成了三条命令（Windows、Mac OSX 和非 Ubuntu Linux 系统需要自行安装 Docker），数十分钟就可以执行完，而且每次都可以拿到体验一致的环境：

$ git clone https://gitee.com/tinylab/cloud-lab.git
$ cd cloud-lab
$ tools/docker/run linux-lab

目前 Linux Lab 已经在 github 和 gitee 上收获累计 500 多个 Stars，并有数百人的用户群，按 500 人，每人节省 4 周即 30 天粗略估算，Linux Lab 已经累计节省了 500 * 30 天 = 15000 天 = 41 年 。

省钱：节省不菲的开发板购买费用

截止到目前，Linux Lab 已经支持世界上最主流和流行的 5 大处理器架构（X86、ARM、MIPS、PowerPC、RISC-V），也支持国产的 CSKY 和 Loongson，支持 15 款相应的开发板。

按人均一块板子，每块开发板 ￥300 粗略计算，已经为大家节省了 500 * ￥300 = ￥150000 = ￥15 万 。

对于个人而言，有了 Linux Lab，可以自由使用现有的 7 大架构，15 款开发板中的任意一款，累积节省 15 * ￥200 = ￥3000 ，并且这些开发板可以反复使用，永远不会坏，而且还有更多板子在持续添加中，用户也可以自己轻松扩展新板子。

$ make list-short
[ aarch64/raspi3 ]:
      ARCH     = arm64
      LINUX   ?= v5.1
[ aarch64/virt ]:
      ARCH     = arm64
      LINUX   ?= v5.1
[ arm/versatilepb ]:
      ARCH     = arm
      LINUX   ?= v5.1
[ arm/vexpress-a9 ]:
      ARCH     = arm
      LINUX   ?= v5.1
[ i386/pc ]:
      ARCH     = x86
      LINUX   ?= v5.1
[ mipsel/malta ]:
      ARCH     = mips
      LINUX   ?= v5.1
[ ppc/g3beige ]:
      ARCH     = powerpc
      LINUX   ?= v5.1
[ riscv32/virt ]:
      ARCH     = riscv
      LINUX   ?= v5.0.13
[ riscv64/virt ]:
      ARCH     = riscv
      LINUX   ?= v5.1
[ x86_64/pc ]:
      ARCH     = x86
      LINUX   ?= v5.1
[ csky/virt ]:
      ARCH     = csky
      LINUX   ?= v4.9.56
[ loongson/ls1b ]:
      ARCH     = mips
      LINUX   ?= v5.2
[ loongson/ls232 ]:
      ARCH     = mips
      LINUX   ?= v2.6.32-r190726
[ loongson/ls2k ]:
      ARCH     = mips
      LINUX   ?= loongnix-release-1903
[ loongson/ls3a7a ]:
      ARCH     = mips
      LINUX   ?= loongnix-release-1903

更为重要的是，有些开发板在市面上可能根本就买不到，要不不开卖了，要不没地方买。

省心：一致和可预期的操作结果

以往要研究 Linux，最害怕的是慢得让人发疯的洲际网络，不知道从哪里才能找到靠谱可用的编译器，抑或是某个版本内核 ok，另外一个版本又不行，或者某个命令又罢工了，或者是配置不对。

Linux Lab 不仅提供了一致的环境，还提供了验证好的编译器、Qemu 启动脚本、甚至有预编译好的内核和文件系统映像包以及配套的配置文件，而且 Linux Lab 把所有依赖的资源尽量都迁移到了我们的“局域网”内。

• Linux，采用清华的 Mirror
• U-boot, Buildroot 和 Qemu 都采用码云的 Mirror
• Docker 镜像，可采用 USTC、阿里云等 Mirror
• 编译器，每个架构有验证好 2~3 款可用的编译器
• 内核和文件系统，每个架构都有提前编译好的版本，按开发板各自存放在独立的码云仓库中

几乎所有的动作都有预先验证过的简单接口，并且都经过了较为充分的测试和验证。能极大程度地降低不确定性带来的恐慌和彷徨，减少苦恼。

几乎所有的板子都添加了串口、网络、LCD 驱动支持，也添加了从 Ramdisk、NFS、磁盘 加载文件系统功能，还添加了简洁的调试和测试功能。用户可以在这个很高的起点上再根据需求做进一步的客制化，非常省心省力。

强大：可扩展的计算机基础技术学习环境

Linux Lab 的初衷是学习 Linux 内核，但是发展至今，不仅可以用来学习 Linux 内核，还可以用来学习 C、汇编、Shell、处理器架构、U-boot、Qemu 等，而且还可以做进一步的扩展。

另外，作为 Linux Lab 的基础设施，Cloud Lab 提供了更大扩展性，目前不仅有 Linux 0.11 Lab, CS630 Qemu Lab 这样的 Lab 实例，而且有 Markdown Lab, RT-Thread Lab 这样的 Lab 实例，还可以类似添加更多的专属 Lab 环境，有巨大的可扩展能力。

• Linux 0.11 Lab，用于学习 0.11 版本的 Linux 内核
• CS630 Qemu Lab，用于学习 Linux AT&T 汇编语言
• RT-Thread Lab，用于研究国产 RT-Thread OS
• Markdown Lab，用于学习和使用 Markdown，可以用来撰写图书、幻灯、简历或图书

简洁：统一简单易记的操作接口

Linux Lab 把各种常见操作抽象为简单易记的接口，把背后繁琐的细节和费时的工作全部隐藏并且优化好，用户只需要记住简单的命令即可。并且这些命令适应已经支持的 Linux、U-boot、Buildroot 和 Qemu。

make 接口 作用 *download 下载 *checkout 检出某个版本 *patch 打补丁 *defconfig 使能默认配置文件 *olddefconfig 启用老的配置 *menuconfig 打开图形配置界面 *save 保存配置和镜像 boot 通过 Qemu 引导 debug 通过 Qemu 调试 test 通过 Qemu 测试

小巧：模块化和清晰透明的架构

Linux Lab 本身被拆分成三大部分：实验环境、实验代码和环境管理，而实验代码又经过精心地设计，避免臃肿。

Linux Lab 与其他 Lab 实例共享环境管理代码：Cloud Lab，仅需关心自身的实验环境和实验代码，而实验代码部分又尽可能地只保留板级公共代码，板子特定的代码不仅可以作为独立的仓库发布，而且可以独立使用。所以，Linux Lab 不仅结构清晰，而且代码小巧。

模块 大小 Cloud Lab 8.5M Linux Lab 7.3M linux-lab Docker 镜像 4.13G boards/csky 358M boards/loongson/ls3a7a/bsp 7.8M boards/loongson/ls232/bsp 5.0M boards/loongson/ls1b/bsp 40M boards/loongson/ls2k/bsp 29M boards/aarch64/raspi3/bsp 152M boards/aarch64/virt/bsp 68M boards/arm/versatilepb/bsp 142M boards/arm/vexpress-a9/bsp 60M boards/riscv64/virt/bsp 49M boards/riscv32/virt/bsp 40M boards/mipsel/malta/bsp 48M boards/i386/pc/bsp 23M boards/x86_64/pc/bsp 20M boards/ppc/g3beige/bsp 57M

各板级或架构有独立的仓库，并且有独立的 Qemu 启动脚本（boot.sh）、内核映像、文件系统映像以及相应配置文件，可以独立使用和参考：

• boards/csky
• boards/loongson
• boards/aarch64/raspi3/bsp
• boards/aarch64/virt/bsp
• boards/arm/versatilepb/bsp
• boards/arm/vexpress-a9/bsp
• boards/i386/pc/bsp
• boards/mipsel/malta/bsp
• boards/ppc/g3beige/bsp
• boards/riscv32/virt/bsp
• boards/riscv64/virt/bsp
• boards/x86_64/pc/bsp

易达：随时随地使用和访问

Linux Lab 不仅提供了本地的 VNC/SSH 访问方式，而且提供了远程的 WebVNC 和 WebSSH 访问方式，而且提供了内网穿透的功能（需要专属 Docker 容器配合），可以类似 teamviewer 那样从外网进入局域网。所以，理论上，搭建完 Linux Lab，再配合现代路由器或者云服务器，就可以做到，随时随地访问一致的开发环境。

$ tools/docker/release linux-lab
LOG: Current Lab is linux-lab
Lab: linux-lab-60029, User: ubuntu
  * VNC (Normal): http://localhost:6080/?u=7827c9&p=chln3p
  * VNC   (View): http://localhost:6080/?r=7827c93tsrkd
  * SSH    (Web): http://localhost:4433/?ssh=ssh://ubuntu:[email protected]:22

LOG: Released to: /media/falcon/develop/cloud-lab/releasings/index.html
LOG: Labs online: http://localhost:6080/labs/index.html

简单地，如果在一台云服务器上运行 Linux Lab，只需要把外网可访问的服务 IP 地址或者域名写入到 Cloud Lab 根目录下的 .host_name 即可获得合适的 URL 地址：

$ cd /path/to/cloud-lab
$ echo example.com > .host_name
$ tools/docker/release linux-lab
LOG: Current Lab is linux-lab
Lab: linux-lab-60029, User: ubuntu
  * VNC (Normal): http://example.com:6080/?u=7827c9&p=chln3p
  * VNC   (View): http://example.com:6080/?r=7827c93tsrkd
  * SSH    (Web): http://example.com:4433/?ssh=ssh://ubuntu:[email protected]:22

LOG: Released to: /media/falcon/develop/cloud-lab/releasings/index.html
LOG: Labs online: http://example.com:6080/labs/index.html

兼容：三大系统环境下使用几乎一致

Linux Lab 基于 Docker，只要安装有 Docker，就可以直接在 Linux、Mac OSX 和 Windows 三大系统下使用，并且使用体验几乎一致。

• Docker for Linux
• Docker for Mac
• Docker for Windows
  • 依赖特定的 Windows 版本，请查看上述文档
  • 需要配合 “Git Bash Here” 使用。安装完 Git for Windows 后，在任意目录点击鼠标右键可见。

如果是老版本的 Windows，可以用 Docker Toolbox ，也可以通过 Virtualbox 或 Vmware 自行安装 Ubuntu。

通用：支持几乎所有版本的 Linux 内核

可以自由切换“任意”内核版本，从 2.6 到 5.4，已经验证的版本从早期的 2.6.35 到 5.2，都提供有相应的配置文件和预编译好的映像：

$ ls boards/*/*/bsp/kernel/ | grep -v riscv | sort -u
v2.6.35
v2.6.35.14
v2.6.36
v2.6.37
v3.10
v3.18.39
v4.19
v4.5.5
v4.6.7
v5.0.10
v5.0.13
v5.0.21
v5.1
v5.2

结合Linux 0.11 Lab，还可以研究”上古时代”的 0.11 等老内核版本。

教学：提供了多种教学辅助功能

Linux Lab 提供了如下教学辅助功能，适合在高校、培训机构、在线课程等场景下使用：

• 提供了 Normal 和 Viewonly 这两种访问方式，可以互动，也可以广播，适合多种教学场景
• 允许一键创建任意多个独立的 Lab 实体，允许多个学生同时使用
• 提供了多种实验过程的录制工具，包括命令行的录制工具 showterm 和桌面的录制工具： showdesk.io

已经迫不及待了吗？快通过微信加 tinylab 为好友，申请进 “Linux Lab 用户群” 或 “Linux Lab 开发群” 吧。

接下来，看看同学们在 arm64 aarch64/virt 板子上运行 5.1 Linux 的小视频吧：