一種新的開源嵌入式操作系統(tǒng)
目前對(duì) 嵌入式操作系統(tǒng) 有巨大的需求，你建立的操作系統(tǒng)最好是開源的。RT-Thread 項(xiàng)目的研發(fā)團(tuán)隊(duì)花了兩年時(shí)間，研發(fā)出了該項(xiàng)目的最新成果：RT-Thread Smart。這是一款微內(nèi)核的操作系統(tǒng)，主要針對(duì)中高端的處理器，如具有內(nèi)存管理單元（MMU）的 RISC-V 或 Arm Cortex-A，為嵌入式領(lǐng)域的所有行業(yè)提供了一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的、基于 POSIX 的軟件平臺(tái)。
誰需要 RT-Thread Smart?
RT-Thread Smart 是一款專業(yè)的、高性能的微內(nèi)核操作系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)應(yīng)用。它為所有市場(chǎng)的嵌入式設(shè)備提供了開源基礎(chǔ)，如安全（IP 攝像頭）、工業(yè)控制、車載設(shè)備、消費(fèi)電子及其他嵌入式科技應(yīng)用，可謂一切場(chǎng)景。它的意義在于：不像傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，一個(gè)微內(nèi)核的操作系統(tǒng)可以填補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTOS 和相對(duì)大型的操作系統(tǒng)如 Linux 之間的空白，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能、成本、安全、啟動(dòng)速度等等各方面之間的最佳平衡。
RT-Thread Smart 的架構(gòu)
RT-Thread Smart 通過 MMU 和系統(tǒng)調(diào)用將系統(tǒng)分割為內(nèi)核模式和用戶模式，并為每種模式區(qū)分了地址空間（一個(gè) 32 位系統(tǒng)可以提供 4G 地址空間）。
RT-Thread Smart 架構(gòu)
（RT-Thread, ??CC BY-SA 4.0??）
RT-Thread Smart 內(nèi)核包括平臺(tái)的基礎(chǔ)功能，并支持定制化。RT-Thread Smart 的用戶應(yīng)用環(huán)境使用 ??musl libc??? 來提供 ??POSIX??? 接口調(diào)用和 C 語言的運(yùn)行時(shí)支持。它也繼承了原始的 RT-Thread 生態(tài)系統(tǒng)，使用 ??SCons??? 或者其他編譯工具如 ??Autotools???、Makefile、??CMake?? 等等來支持開發(fā)，以及 RT-Thread 開箱即用的在線軟件包（撰寫本文時(shí)超過 342 個(gè)）。你甚至可以將 Linux 應(yīng)用程序（如 wget/cURL、BusyBox、OpenSSL 和 Simple DirectMedia Layer）移植到你的平臺(tái)。
壓縮的 RT-Thread Smart 內(nèi)核僅 217 KB，搭配一個(gè) 127 KB 的根文件系統(tǒng)。大約 2 MB的存儲(chǔ)占用。包括了對(duì)文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、多媒體的完整支持。RT-Thread 只需要 3 到 5 秒完成啟動(dòng)，而在不運(yùn)行其他功能組件時(shí)，RT-Thread Smart 需要的啟動(dòng)及準(zhǔn)備時(shí)間不到 500ms。
通過其集成的 Persimmon 用戶界面（UI）組件，RT-Thread Smart 從上電到運(yùn)行 UI 需要大約 1 秒。換句話說，這是一個(gè)非常輕巧快速的系統(tǒng)。當(dāng)然，“實(shí)時(shí)”不是指啟動(dòng)，而是指系統(tǒng)隨著時(shí)間推進(jìn)而表現(xiàn)出的一致性。對(duì)于 RT-Thread ，實(shí)時(shí)性能需要優(yōu)先考慮，中斷時(shí)延小于 1μs，滿足大部分實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的場(chǎng)景需求。
RT-Thread Smart 和 RT-Thread
你可能想知道 RT-Thread Smart 和 RT-Thread 之間的不同。簡(jiǎn)單來說， RT-Thread Smart 是一個(gè)基于 RT-Thread RTOS 的操作系統(tǒng)，但它整合了用戶態(tài)的處理過程。RT-Smart 的內(nèi)核部分本質(zhì)上是 RT-Thread RTOS，它在虛擬地址上運(yùn)行，增加了進(jìn)程管理，使用進(jìn)程間通信機(jī)制（IPC）、虛擬內(nèi)存/地址空間管理、ELF 加載器等等，以上特性全部在 RT-Thread RTOS 內(nèi)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)這些組件被禁用時(shí)，RT-Smart 會(huì)回歸 RT-Thread RTOS。
以下是對(duì)比：
< 如顯示不全，請(qǐng)左右滑動(dòng) >
RT-Thread | RT-Thread Smart | |
支持芯片 | Cortex-M/R、RISC-V RV32IMAC（以及類似）、Cortex-A MPU | Cortex-A 等具有 MMU 的 MPU |
編譯 | 內(nèi)核和應(yīng)用都編譯到一個(gè)鏡像 | 內(nèi)核和應(yīng)用可以被分開編譯和運(yùn)行 |
存儲(chǔ) | 使用線性地址空間（即使有 MMU），使用物理地址的虛擬尋址 | 運(yùn)行在內(nèi)核占用超過 1GB 的 32 位操作系統(tǒng)，擁有完整 4G 地址空間的用戶態(tài)進(jìn)程彼此隔離，外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序必須通過虛擬地址訪問外設(shè) |
運(yùn)行錯(cuò)誤 | 當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序失敗時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰 | 當(dāng)應(yīng)用程序失敗時(shí)，它不會(huì)影響內(nèi)核和其他進(jìn)程的執(zhí)行 |
運(yùn)行模式 | 多線程模型 | 多進(jìn)程模型（進(jìn)程內(nèi)支持多線程，內(nèi)核線程由內(nèi)核支持） |
用戶模型 | 單用戶模型 | 單用戶模型 |
API | RT-Thread API、POSIX PSE52 | RT-Thread API（內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)），以及完整的 POSIX API |
實(shí)時(shí)性 | 搶占式硬實(shí)時(shí)系統(tǒng) | 搶占式硬實(shí)時(shí)系統(tǒng) |
資源使用 | 非常小 | 相對(duì)小 |
調(diào)試 | 通常需要模擬器調(diào)試 | 支持 GDB 調(diào)試，不需要模擬器 |
RT-Thread RTOS 非常緊湊，它的所有應(yīng)用和子系統(tǒng)都編譯到鏡像中，多線程應(yīng)用運(yùn)行并分享相同的地址空間。
RT-Thread Smart 是獨(dú)立的。系統(tǒng)和應(yīng)用是分別編譯和運(yùn)行的。應(yīng)用擁有完整且互相隔離的地址空間。它也繼承了 RT-Thread 優(yōu)秀的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也具有 POSIX 環(huán)境的特性。
類似地，它們都與 RT-Thread API 兼容。RT-Thread RTOS 的應(yīng)用可以被平滑移植到 RT-Thread Smart。
嵌入式開源
RT-Thread Smart 是一個(gè)開源項(xiàng)目，項(xiàng)目地址：??GitHub??。你可以下載代碼和文檔，嘗試一下，并提交評(píng)論和反饋，將該項(xiàng)目傳播給更多開源倡導(dǎo)者。嵌入式系統(tǒng)屬于它們的用戶，有太多的嵌入式開發(fā)人員沒有找到太多可用的嵌入式系統(tǒng)。
如果你是開發(fā)人員，請(qǐng)幫助改進(jìn) RT-Thread Smart。隨著 RT-Thread 項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，我們希望創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算的令人激動(dòng)的開源世界。
