高性能混合微內(nèi)核操作系統(tǒng)RT-Thread Smart達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)水準(zhǔn)

通常來(lái)講操作系統(tǒng)分為宏內(nèi)核和微內(nèi)核兩種不同的架構(gòu)，如下圖所示，操作系統(tǒng)中分為了用戶(hù)域和核心域兩個(gè)地址空間，微內(nèi)核架構(gòu)僅僅保留了最為基礎(chǔ)的內(nèi)核進(jìn)程管理和內(nèi)存管理服務(wù)；宏內(nèi)核架構(gòu)的核心域中運(yùn)行的應(yīng)用比微內(nèi)核架構(gòu)的多了系統(tǒng)應(yīng)用程序、通信接口管理等等。

基于兩種這種不同的設(shè)計(jì)理念，也就造就了宏內(nèi)核與微內(nèi)核兩種截然不同的特性表現(xiàn)：微內(nèi)核非常易于拓展，添加任何新系統(tǒng)服務(wù)，直接將其分配到新的用戶(hù)地址空間即可，內(nèi)核空間不需要任何修改；但由于用戶(hù)域與核心域之間通過(guò)信息傳遞通信，因此這些系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的速度不如宏內(nèi)核中直接通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的更快；但同樣的因?yàn)槎荚谕粋€(gè)核心域中執(zhí)行這些應(yīng)用服務(wù)，一旦其中一個(gè)失敗，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰，微內(nèi)核卻可以做到某一應(yīng)用崩潰卻不影響整體的穩(wěn)定運(yùn)行。

微內(nèi)核架構(gòu)宏內(nèi)核架構(gòu)

尺寸較小更大

系統(tǒng)服務(wù)執(zhí)行速度較慢較快

可拓展性易于拓展難以拓展

安全性服務(wù)崩潰會(huì)影響到微內(nèi)核工作服務(wù)崩潰則整個(gè)系統(tǒng)都將會(huì)崩潰

代碼代碼數(shù)量較多代碼數(shù)量較少

物聯(lián)網(wǎng)終端首選的OS

從最近幾年MCU廠(chǎng)商的新品發(fā)布中，我們不難看出，帶圖形界面、計(jì)算能力增強(qiáng)、無(wú)線(xiàn)功能加成等已經(jīng)逐漸成為趨勢(shì)，而且MPU的功耗和價(jià)格也是日趨親民化，硬件的演進(jìn)為產(chǎn)業(yè)升級(jí)打下了良好基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的操作系統(tǒng)面臨著新的挑戰(zhàn)，一方面是需要迎合這些更加智能化的需求，另一方面還要保證實(shí)時(shí)性和資源的合理配置。

如：網(wǎng)關(guān)的多種協(xié)議間的格式轉(zhuǎn)換、安防需要快速啟動(dòng)、高端處理器的由于帶MMU功能復(fù)雜，Linux越來(lái)越龐大，傳統(tǒng)的IoT OS應(yīng)用與內(nèi)核編譯在一起后維護(hù)代價(jià)大，容易帶來(lái)安全性問(wèn)題。業(yè)界需要一款更小、更快、更安全、可維護(hù)性更好的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，RT-Thread Smart微內(nèi)核操作系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生！

RT-Thread Smart 定位于成為一個(gè)專(zhuān)業(yè)的面向?qū)崟r(shí)應(yīng)用場(chǎng)合的高性能混合微內(nèi)核操作系統(tǒng)。填補(bǔ)傳統(tǒng) RTOS 和大型操作系統(tǒng) Linux 之間的空白，在實(shí)時(shí)性、成本、安全性、啟動(dòng)速度等方面取得最佳的平衡。

RT-Thread Smart的用戶(hù)態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間通過(guò)共用同一個(gè)IPC channel來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的共享，內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了盡可能的輕量化，大小僅為500kb；用戶(hù)態(tài)的系統(tǒng)服務(wù)支持可拆卸和可重啟，每個(gè)應(yīng)用都是一個(gè)獨(dú)立的elf程序，具備獨(dú)立地址空間，相互之間保證內(nèi)存隔離。不同的進(jìn)程之間通過(guò)消息句柄來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；進(jìn)程和進(jìn)程地址同時(shí)存在于共享內(nèi)存空間內(nèi)，這樣減少了數(shù)據(jù)復(fù)制的工作。據(jù)熊譜翔先生現(xiàn)場(chǎng)分享，用戶(hù)在編譯的時(shí)候可以自己決定哪些服務(wù)運(yùn)行在用戶(hù)態(tài)、哪些運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)。早期的Linux中用戶(hù)態(tài)和內(nèi)核態(tài)都不能相互搶占，而在RT-Thread Smart中支持搶占式調(diào)度的方式。

資源大小方面進(jìn)行對(duì)比：RT-Thread Smart的內(nèi)核504kB，壓縮后 217kB， 根文件系統(tǒng)127kB，內(nèi)存占用1.9MB；Linux的裁剪版壓縮后內(nèi)核3.57MB， 根文件系統(tǒng)5MB ，內(nèi)存占用17.4MB。

啟動(dòng)時(shí)間方面進(jìn)行對(duì)比：宏內(nèi)核方式（RT-ThreadRT-Thread + 文件系統(tǒng) + 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 + 多媒體）的 啟動(dòng)時(shí)間 3 – 5秒；Linux系統(tǒng)：?jiǎn)?dòng)時(shí)間近5 - 10秒；而RT-Thread Smart的啟動(dòng)時(shí)間在500毫秒以?xún)?nèi)。

在實(shí)際應(yīng)用中差距到底有多大呢？通過(guò)一個(gè)帶圖形界面的場(chǎng)景啟動(dòng)速度比對(duì)，RT-Thread Smart的啟動(dòng)僅需1.7秒，免除了Linux漫長(zhǎng)的啟動(dòng)等待時(shí)間。

生態(tài)賦予的生命力

站在開(kāi)源社區(qū)與商業(yè)的十字路口，RT-Thread 團(tuán)隊(duì)選擇了社區(qū)，RT-Thread創(chuàng)始人熊譜翔宣布RT-Thread Smart 依然開(kāi)源如故，采用Apache License v2.0，獲得現(xiàn)場(chǎng)熱烈掌聲！做操作系統(tǒng)最重要的就是生態(tài)，而RT-Thread在這一方面做到了世界上較為領(lǐng)先的水平。不論是用戶(hù)規(guī)模，還是社區(qū)的活躍度，包括各種用戶(hù)貢獻(xiàn)的組件和軟件包的數(shù)量以及質(zhì)量，均達(dá)到了業(yè)界領(lǐng)先的水準(zhǔn)。

熊譜翔先生認(rèn)為，從開(kāi)源的角度來(lái)讓更多合作伙伴/用戶(hù)來(lái)認(rèn)可RT-Thread是非常重要的，生態(tài)對(duì)于OS來(lái)講是根本。RT-Thread在生態(tài)維護(hù)方面非常用心，一直確?？梢越邮盏娇蛻?hù)、用戶(hù)、芯片廠(chǎng)商等多方面的不同的聲音，從這些生態(tài)中發(fā)出的聲音中，來(lái)挖掘真正的需求點(diǎn)，然后在這些需求點(diǎn)上去進(jìn)行創(chuàng)新。這些創(chuàng)新的點(diǎn)經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)孵化出一些成果之后，繼續(xù)拿到社區(qū)上去進(jìn)行嘗試和探索，拿到反饋來(lái)進(jìn)行迭代。這就是目前RT-Thread所實(shí)現(xiàn)的一種與生態(tài)同棲共生的模式。

據(jù)悉，大約在今年10月份用戶(hù)有望在開(kāi)源代碼托管平臺(tái)上免費(fèi)下載RT-Thread Smart。

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