Arch Linux ARM对比OpenWrt ARM 探索两种ARM架构系统在性能适用性及用户体验方面的差异与选择指南

1. 引言

随着ARM架构设备的普及，从树莓派到各种路由器和嵌入式设备，选择合适的操作系统变得尤为重要。Arch Linux ARM和OpenWrt ARM是两种基于ARM架构的流行Linux发行版，但它们在设计理念、目标用途和功能特性上存在显著差异。本文将深入探讨这两种系统在性能、适用性和用户体验方面的差异，并提供选择指南，帮助读者根据自身需求做出明智的选择。

2. 系统概述

2.1 Arch Linux ARM

Arch Linux ARM是Arch Linux的ARM架构移植版本，遵循与Arch Linux相同的设计哲学：简单、轻量、用户中心。它提供了滚动更新模式，使用户能够获取最新的软件包。Arch Linux ARM主要面向ARM设备，如树莓派、Chromebook和各种开发板。

主要特点：

滚动更新系统，始终提供最新软件
简洁的设计理念，最小化默认安装
强大的包管理系统（pacman）
高度可定制性
丰富的软件仓库和AUR（Arch User Repository）

2.2 OpenWrt ARM

OpenWrt是一个为嵌入式设备设计的开源Linux发行版，主要用于路由器和网络设备。OpenWrt ARM是其针对ARM架构的版本，专注于提供强大的网络功能和灵活性。

主要特点：

专为嵌入式设备优化
强大的网络功能集
可写入的文件系统与包管理系统
LuCI Web界面，便于配置管理
针对网络性能进行优化

3. 性能对比

3.1 系统资源占用

Arch Linux ARM

作为一个完整的Linux发行版，Arch Linux ARM对系统资源的要求相对较高：

存储需求：通常至少需要4GB的SD卡或存储空间
内存需求：建议至少512MB内存
基本内存占用：系统启动后，基本占用内存约为100-200MB，取决于运行的服务

例如，在树莓派4B（2GB内存版本）上运行基本的Arch Linux ARM系统（无图形界面），内存使用情况如下：

$ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 1.8Gi 150Mi 1.5Gi 8.0Mi 150Mi 1.6Gi Swap: 2.0Gi 0B 2.0Gi

OpenWrt ARM

OpenWrt是为资源受限的嵌入式设备设计的，对系统资源的要求较低：

存储需求：可以在小至8MB闪存的设备上运行
内存需求：最低支持32MB内存的设备
基本内存占用：典型的OpenWrt安装后，系统基本占用内存约为20-40MB

在相同的树莓派4B上运行OpenWrt，内存使用情况如下：

$ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 1.8Gi 35Mi 1.7Gi 2.0Mi 40Mi 1.7Gi Swap: 2.0Gi 0B 2.0Gi

性能分析：从资源占用角度看，OpenWrt ARM明显更轻量，适合资源受限的设备。Arch Linux ARM虽然占用更多资源，但提供了更完整的Linux体验。

3.2 吞吐量和性能

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM在高负载下可能表现出更高的CPU使用率，但在纯服务器应用中，它可以充分利用ARM处理器的性能。以网络性能测试为例：

# 安装iperf3进行网络性能测试 $ sudo pacman -S iperf3 # 在服务器模式下运行 $ iperf3 -s # 在客户端模式下运行（另一台设备） $ iperf3 -c <服务器IP>

在树莓派4B上，Arch Linux ARM的iperf3测试结果可能如下：

[ ID] Interval Transfer Bitrate [ 5] 0.00-10.00 sec 1.10 GBytes 941 Mbits/sec sender [ 5] 0.00-10.00 sec 1.10 GBytes 941 Mbits/sec receiver

OpenWrt ARM

OpenWrt经过优化，专注于网络功能，因此在路由和数据包处理方面表现出色。在相同的硬件上，OpenWrt的iperf3测试结果可能如下：

[ ID] Interval Transfer Bitrate [ 5] 0.00-10.00 sec 1.15 GBytes 987 Mbits/sec sender [ 5] 0.00-10.00 sec 1.15 GBytes 987 Mbits/sec receiver

性能分析：在网络吞吐量测试中，OpenWrt ARM通常比Arch Linux ARM表现略好，这是因为其内核和网络堆栈经过特殊优化。然而，在CPU密集型任务中，Arch Linux ARM可能表现更好，因为它提供了更完整的工具链和优化的用户空间软件。

3.3 文件系统性能

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM默认使用ext4文件系统，这是一个成熟、稳定且功能丰富的文件系统。我们可以使用fio工具测试文件系统性能：

# 安装fio $ sudo pacman -S fio # 创建测试文件 $ fio --name=randwrite --ioengine=libaio --iodepth=16 --rw=randwrite --bs=4k --direct=1 --size=1G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting --filename=/tmp/test_file

测试结果可能如下：

randwrite: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=1234: Wed Jan 1 12:00:00 2023 write: IOPS=15.2k, BW=59.5MiB/s (62.4MB/s)(59.5MiB/1000msec)

OpenWrt ARM

OpenWrt通常使用SquashFS作为只读根文件系统，配合OverlayFS作为可写层。我们可以使用相同的fio测试：

# 安装fio $ opkg update $ opkg install fio # 运行相同的测试 $ fio --name=randwrite --ioengine=libaio --iodepth=16 --rw=randwrite --bs=4k --direct=1 --size=1G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting --filename=/overlay/test_file

测试结果可能如下：

randwrite: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=1234: Wed Jan 1 12:00:00 2023 write: IOPS=8.5k, BW=33.2MiB/s (34.8MB/s)(33.2MiB/1000msec)

性能分析：在文件系统性能方面，Arch Linux ARM的ext4文件系统通常比OpenWrt的SquashFS+OverlayFS组合提供更好的写入性能。然而，OpenWrt的文件系统设计提高了系统稳定性和恢复能力，特别适合需要高可靠性的网络设备。

4. 适用性对比

4.1 硬件兼容性

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM支持广泛的ARM设备，包括：

树莓派系列（Raspberry Pi 1/2/3/4/400）
BeagleBone系列
Chromebook（支持ARM架构的型号）
各种开发板和单板计算机（如ODROID、RockPro64等）

Arch Linux ARM对新型ARM硬件的支持通常较快，因为它是从上游Linux内核和软件包直接移植的。例如，当树莓派4发布后，Arch Linux ARM在短时间内就提供了支持。

OpenWrt ARM

OpenWrt ARM主要针对网络设备和路由器，支持的设备包括：

各种基于ARM的路由器（如Netgear、TP-Link、Linksys等品牌的部分型号）
部分开发板（如树莓派，但主要用于网络应用）
专业的网络设备（如Ubiquiti的部分设备）

OpenWrt对网络硬件的支持非常深入，特别是对无线芯片、交换机芯片和网络接口的支持。例如，它支持许多路由器上的硬件NAT加速功能，可以显著提高网络性能。

适用性分析：如果你使用的是通用ARM开发板或单板计算机，Arch Linux ARM通常提供更好的硬件支持。如果你使用的是路由器或专用网络设备，OpenWrt ARM可能是更好的选择，因为它对这些设备的网络硬件有更深入的支持。

4.2 软件生态

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM拥有与Arch Linux相同的软件仓库，包含大量软件包：

官方仓库包含数千个预编译的软件包
通过AUR（Arch User Repository），用户可以获取更多社区维护的软件包
软件包更新频繁，几乎与上游同步

例如，安装软件包非常简单：

# 更新系统 $ sudo pacman -Syu # 安装软件 $ sudo pacman -S nginx # 从AUR安装软件（需要先安装yay等AUR助手） $ yay -S some-package

OpenWrt ARM

OpenWrt的软件包主要集中在网络工具和服务上：

官方软件仓库包含数百个软件包，主要是网络相关工具
软件包管理系统opkg提供了基本的软件安装功能
软件包更新通常与系统固件更新相关联

安装软件包的示例：

# 更新软件包列表 $ opkg update # 安装软件 $ opkg install luci-app-ddns

适用性分析：Arch Linux ARM提供了更丰富的软件生态系统，适合需要各种应用程序的用户。OpenWrt ARM的软件生态系统相对有限，但专注于网络应用，对于网络设备来说通常已经足够。

4.3 网络功能

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM提供标准的Linux网络功能：

支持各种网络协议和服务
需要手动配置网络设置
可以安装各种网络工具，如防火墙、VPN服务器、DNS服务器等

配置网络接口的示例：

# 编辑网络配置文件 $ sudo nano /etc/netctl/eth0 # 配置内容示例 Description='A basic static ethernet connection' Interface=eth0 Connection=ethernet IP=static Address=('192.168.1.100/24') Gateway='192.168.1.1' DNS=('8.8.8.8') # 启用网络配置 $ sudo netctl enable eth0 $ sudo netctl start eth0

OpenWrt ARM

OpenWrt专注于网络功能，提供了丰富的网络工具和服务：

内置强大的防火墙
网络配置工具
QoS（服务质量）控制
带宽监控
LuCI Web界面使网络配置变得简单直观

配置网络接口的示例（通过UCI配置系统）：

# 配置网络接口 $ uci set network.lan.ipaddr='192.168.1.1' $ uci set network.lan.netmask='255.255.255.0' # 添加防火墙规则 $ uci add firewall rule $ uci set firewall.@rule[-1].name='Allow-HTTP' $ uci set firewall.@rule[-1].src='wan' $ uci set firewall.@rule[-1].dest_port='80' $ uci set firewall.@rule[-1].proto='tcp' $ uci set firewall.@rule[-1].target='ACCEPT' # 提交更改 $ uci commit $ /etc/init.d/network restart $ /etc/init.d/firewall restart

适用性分析：OpenWrt ARM在网络功能方面明显优于Arch Linux ARM，特别是对于路由器和网络设备应用。它的内置网络工具和简化的配置过程使网络管理变得容易。Arch Linux ARM虽然也支持各种网络功能，但需要更多的手动配置和设置。

5. 用户体验对比

5.1 安装和初始设置

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM的安装过程相对复杂，需要一定的Linux知识：

准备SD卡或其他存储介质
下载适当的镜像
使用dd或其他工具将镜像写入SD卡
首次启动后进行基本配置（如设置主机名、密码等）
手动安装所需的软件包和服务

安装过程的示例（在Linux主机上）：

# 下载镜像 $ wget http://os.archlinuxarm.org/os/ArchLinuxARM-rpi-aarch64-latest.tar.gz # 准备SD卡 $ sudo fdisk /dev/sdX # 创建分区（略） # 格式化分区 $ sudo mkfs.ext4 /dev/sdX2 # 挂载分区并解压镜像 $ sudo mkdir /mnt/root $ sudo mount /dev/sdX2 /mnt/root $ sudo bsdtar -xpf ArchLinuxARM-rpi-aarch64-latest.tar.gz -C /mnt/root $ sync # 完成安装 $ sudo umount /mnt/root

OpenWrt ARM

OpenWrt ARM的安装过程相对简单，特别是针对支持的设备：

对于支持的设备，下载预编译的固件
通过设备特定的方法刷入固件（如通过Web界面、TFTP等）
首次启动后通过Web界面或命令行进行基本配置

安装过程的示例（以树莓派为例）：

# 下载OpenWrt固件 $ wget https://downloads.openwrt.org/releases/21.02.3/targets/bcm27xx/bcm2711/openwrt-21.02.3-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-ext4-factory.img.gz # 准备SD卡 $ gunzip openwrt-21.02.3-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-ext4-factory.img.gz $ sudo dd if=openwrt-21.02.3-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-ext4-factory.img of=/dev/sdX bs=4M conv=fsync

用户体验分析：OpenWrt ARM的安装过程通常比Arch Linux ARM更简单，特别是对于支持的设备。Arch Linux ARM的安装过程需要更多的技术知识，但也提供了更多的自定义选项。

5.2 系统管理

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM主要通过命令行管理：

使用pacman作为包管理器
系统更新是滚动的，用户需要定期更新系统
没有官方的图形化管理工具，所有配置通常通过编辑文本文件完成

系统更新示例：

# 更新系统 $ sudo pacman -Syu # 搜索软件包 $ pacman -Ss some-package # 安装软件包 $ sudo pacman -S some-package # 移除软件包 $ sudo pacman -R some-package

OpenWrt ARM

OpenWrt提供了多种管理方式：

LuCI Web界面，允许用户通过浏览器管理系统的各个方面
UCI命令行工具，用于统一配置管理
opkg包管理系统

系统管理示例：

# 通过UCI配置系统 $ uci show network $ uci set system.hostname='OpenWrt' $ uci commit # 更新软件包列表 $ opkg update # 安装软件包 $ opkg install luci-app-samba # 移除软件包 $ opkg remove luci-app-samba

用户体验分析：OpenWrt ARM提供了更友好的用户体验，特别是通过LuCI Web界面。Arch Linux ARM更适合喜欢通过命令行管理系统的用户，提供了更多的控制和自定义选项。

5.3 稳定性和维护

Arch Linux ARM

Arch Linux ARM采用滚动更新模式：

优点：用户始终可以获得最新的软件包和安全更新
缺点：可能导致系统不稳定，特别是在更新后出现兼容性问题时
维护需求：用户需要定期更新系统，并解决可能出现的问题

例如，系统更新可能会导致某些服务配置不兼容：

# 更新系统后，某个服务可能无法启动 $ sudo systemctl status nginx ● nginx.service - A high performance web server and a reverse proxy server Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/nginx.service; enabled; vendor preset: disabled) Active: failed (Result: exit-code) since Wed 2023-01-01 12:00:00 GMT; 5s ago Process: 1234 ExecStart=/usr/bin/nginx -g pid /run/nginx.pid; error_log stderr; (code=exited, status=1/FAILURE)

OpenWrt ARM

OpenWrt通常以稳定版本发布：

优点：系统经过充分测试，稳定性较高
缺点：软件包可能不是最新的
维护需求：用户不需要频繁更新系统，可以长期运行一个稳定版本

例如，OpenWrt的系统更新通常是整个固件的更新：

# 检查更新 $ sysupgrade -l # 执行更新（需要下载新固件） $ sysupgrade -n openwrt-22.03.2-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-squashfs-sysupgrade.img.gz

用户体验分析：OpenWrt ARM提供了更高的稳定性，适合需要长期稳定运行的网络设备。Arch Linux ARM适合喜欢尝鲜且有一定技术能力的用户，但需要更多的维护工作。

6. 选择指南

6.1 选择Arch Linux ARM的场景

开发和实验环境

如果你需要一个完整的Linux环境进行软件开发、实验或学习，Arch Linux ARM是一个很好的选择。它提供了最新的软件包和开发工具。

例如，如果你想在树莓派上设置一个Python开发环境：

 # 安装Python和开发工具 $ sudo pacman -S python python-pip git vim # 创建虚拟环境 $ python -m venv myproject $ source myproject/bin/activate # 安装所需的Python包 $ pip install numpy pandas matplotlib

通用服务器应用

如果你需要在ARM设备上运行通用的服务器应用，如Web服务器、数据库、文件服务器等，Arch Linux ARM提供了更好的软件支持和灵活性。

例如，设置一个LAMP（Linux-Apache-MariaDB-PHP）服务器：

 # 安装Apache、MariaDB和PHP $ sudo pacman -S apache mariadb php php-apache # 启动并启用服务 $ sudo systemctl start httpd $ sudo systemctl enable httpd $ sudo systemctl start mariadb $ sudo systemctl enable mariadb

桌面或图形界面应用

如果你需要在ARM设备上运行桌面环境或图形应用，Arch Linux ARM提供了更好的支持。

例如，安装Xfce桌面环境：

 # 安装Xorg和Xfce $ sudo pacman -S xorg-server xfce4 lightdm lightdm-gtk-greeter # 启用显示管理器 $ sudo systemctl enable lightdm # 重启系统 $ sudo reboot

学习Linux系统管理

Arch Linux ARM的简洁设计和手动配置过程使其成为学习Linux系统管理的绝佳平台。

需要最新软件和功能

如果你需要最新的软件包和功能，Arch Linux ARM的滚动更新模式可以满足你的需求。

6.2 选择OpenWrt ARM的场景

路由器和网络设备

如果你要将ARM设备用作路由器或网络设备，OpenWrt ARM是最佳选择。它提供了优化的网络性能和丰富的网络功能。

例如，配置基本的路由功能：

 # 配置WAN接口 $ uci set network.wan.proto='dhcp' $ uci set network.wan.hostname='openwrt-router' # 配置LAN接口 $ uci set network.lan.proto='static' $ uci set network.lan.ipaddr='192.168.1.1' $ uci set network.lan.netmask='255.255.255.0' # 启用DHCP服务器 $ uci set dhcp.lan.start='100' $ uci set dhcp.lan.limit='150' $ uci set dhcp.lan.leasetime='12h' # 提交更改并重启网络 $ uci commit $ /etc/init.d/network restart

资源受限设备

如果你的ARM设备资源有限（如内存小于256MB，存储小于512MB），OpenWrt ARM的轻量级设计可以更好地利用有限的资源。

网络安全和监控

如果你需要实现网络安全功能，OpenWrt ARM提供了这些功能的现成解决方案。

例如，设置OpenVPN服务器：

 # 安装OpenVPN和必要的工具 $ opkg update $ opkg install openvpn-openssl openvpn-easy-rsa # 生成证书和密钥 $ build-ca $ build-key-server server $ build-key client1 $ build-dh # 配置OpenVPN服务器 $ uci set openvpn.custom_config='openvpn' $ uci set openvpn.custom_config.enabled='1' $ uci set openvpn.custom_config.port='1194' $ uci set openvpn.custom_config.proto='udp' $ uci set openvpn.custom_config.dev='tap0' $ uci set openvpn.custom_config.server='10.8.0.0 255.255.255.0' $ uci commit openvpn # 启动OpenVPN服务 $ /etc/init.d/openvpn enable $ /etc/init.d/openvpn start

简单的网络管理

如果你希望通过Web界面轻松管理网络设备和功能，OpenWrt ARM的LuCI界面提供了直观的管理工具。

稳定的网络服务

如果你需要提供长期稳定的网络服务，OpenWrt ARM的稳定版本和有限的更新频率可以减少系统维护工作。

6.3 混合使用方案

在某些情况下，你可能会考虑混合使用这两种系统：

主路由器使用OpenWrt ARM，开发设备使用Arch Linux ARM

主路由器使用OpenWrt ARM提供稳定的网络服务，同时在另一个ARM设备上运行Arch Linux ARM作为开发和实验平台。

网络拓扑示例：

 互联网 | OpenWrt路由器 (192.168.1.1) | 交换机 | +---- Arch Linux ARM开发设备 (192.168.1.100) +---- 其他设备

网络边缘使用OpenWrt ARM，内部服务使用Arch Linux ARM

使用OpenWrt ARM设备作为网络边缘设备，处理路由和防火墙功能，而将Arch Linux ARM设备用作内部服务器，提供各种网络服务。

在OpenWrt ARM上使用容器技术运行Arch Linux ARM应用

在OpenWrt ARM上使用Docker或容器技术运行特定的Arch Linux ARM应用，结合两种系统的优势。

例如，在OpenWrt上安装Docker并运行Arch Linux容器：

 # 在OpenWrt上安装Docker $ opkg update $ opkg install docker docker-compose # 启动Docker服务 $ /etc/init.d/dockerd start $ /etc/init.d/dockerd enable # 运行Arch Linux容器 $ docker run -it archlinux /bin/bash