RT-Thread Smart开源微内核操作系统横空出世,替换智能设备中的Linux!

2020年09月09日 16:52

 

随着嵌入式系统软件开发复杂度的不断攀升,嵌入式操作系统越来越多地被应用于软件开发。当前用于MCU的嵌入式操作系统主要有uc/OS、FreeRTOS和RT-Thread,在带MMU的微处理器上,以Linux、VxWorks、QNX为主,国外嵌入式操作系统处于垄断地位,国产几乎为空白。直到我国物联网产业迅猛发展、国产装备自主可控需求日益旺盛,这个局面才得以打破,国产嵌入式操作系统的发展开始步入快车道。

睿赛德科技(RT-Thread)深耕于实时操作系统领域十数年,一直秉承着“创新驱动未来”的科技理念。经过大量市场需求的调研后,RT-Thread团队历经2年的努力,于近日推出混合微内核架构——RT-Thread Smart。RT-Thread Smart主要面向带MMU(Memory Management Unit,内存管理单元)的中高端处理器,为众多领域提供更具竞争力的操作系统基础软件平台。

混合微内核操作系统,为何而来?

微内核与宏内核之争由来已久,事实上,在具体应用场景下,对于操作系统的选择,没有最好,只有最合适。例如,DRAM场景下,如何实现更短的启动时间?在对外用户场景下,如何进行功能分离?尽管RT-Thread宏内核广受开发者的欢迎,但却无法很好地满足芯片厂商的上述需求,而使用微内核又存在效率不高的问题。

针对目前普遍存在的行业痛点,RT-Thread团队定义了一款新形态的操作系统——混合微内核操作系统,支持将系统服务组件或驱动按需纳入内核态中运行,以获得更佳的性能;同时,支持将系统的大部分系统组件及驱动移到内核之外(即用户态),以一个个单独的服务进程运行,内核与服务进程之间则通过消息传递完成交互。从外在看,这种操作系统既具有微内核操作系统的特性,又具备宏内核的高性能特性,为开发者提供了更多系统性能调优方面的可能。

RT-Thread Smart:更小、更快、更安全

2019年4月正式立项后,RT-Thread团队投入大量人力和精力进行研发工作。2019年7月,可以运行第一个独立的应用程序;在2019年12月举办的开发者大会上,展示了基本能跑的应用程序,文件系统外置到用户态;2020年7月,已经具备完整雏形,提供给外部开发者、芯片厂商进行测试。据RT-Thread的创始人熊谱翔介绍,在研发过程中,还专门针对MCU设计了一款微内核版本。

相比Linux动辄十几秒以上的启动时间,RT-Thread Smart的启动速度异常优秀,最快可达300 ms以内,特别适合汽车仪表盘、工业控制、AIoT等领域。除此之外,RT-Thread Smart还具备POSIX接口全兼容、开发调试便利(支持RT-Thread Studio集成开发环境)、应用与内核分离、高安全性等特性,而且具备多项技术创新,例如,系统服务可根据实际场景需要放在内核态或用户态中执行,而在整体系统上则采用微内核的架构,进程间采用IPC/共享内存方式通信、交互。

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RT-Thread Smart立足差异化定位

RT-Thread Smart定位于成为一个专业的面向实时应用场合的高性能混合微内核操作系统,填补传统RTOS和大型操作系统Linux之间的空白,在实时性、成本、安全性、启动速度等方面取得了最佳的平衡。

1RT-Thread SmartLinux相比

  • 启动速度最快可达几百毫秒以内;

  • 抢占式调度内核,任务响应性能相比Linux更加优秀;

  • 支持POSIX API规范,极大程度上降低了Linux开源软件的移植成本;

  • OS占用内存空间以及Flash空间极小,可最大化节约物料成本;

  • 支持Windows下开发应用程序,开发环境更加友好;

  • 系统和应用分离,方便应用程序和系统单独发布、单独升级;

  • 重大组件和服务运行在用户态,操作系统更加轻量、安全。

2RT-Thread SmartRT-Thread相比

  • 支持带MMU的处理器;

  • 操作系统有用户态和内核态两种运行空间,进程空间互相隔离,用户态与内核态相互隔离,驱动、应用程序、服务组件等可按需运行在内核态或用户态,架构上具备非常容易的可迁移特性;

  • 支持开源版RT-Thread API接口;

  • 继承RT-Thread十几年的社区组件积累,更易获得丰富的RT-Thread OS组件。

RT-Thread Smart大有用武之地

正如RT-Thread COO邹诚所言,AIoT市场需求潜力巨大,RTOS的发展趋势是带有丰富中间组件和软件包的IoT OS,多芯多OS则需要统一的OS平台,以便通过软件和应用复用来提升效率、降低成本。值得一提的是,实时系统开始在MPU上流行开来。

AIoT时代,融合RTOS强实时性和系统成本低的优势,RT-Thread Smart可广泛应用在工业控制、汽车电子、航空航天、消费类电子、教学与科研等领域,尤其适合安防(如摄像头)、工业(如边缘计算网关)、军工、车载(如仪表盘)等行业领域,在特定的消费电子类应用上也将大展拳脚!

为开发者打造最佳生态环境

众所周知,建立起一个良好的生态绝非易事,而想在国内打造出好的生态更是难上加难。得益于十来年的长期积累,RT-Thread已经成为国内合作和支持芯片和厂商众多、社区开发者踊跃、组件丰富、应用领域广泛的国产物联网操作系统,帮助不少的互联网公司发布了自己的物联网操作系统。

目前,RT-Thread终端装机量超过6亿台,开发者人数突破10万;Github相关排行榜上Star排名第一,海外市场粉丝接近2000;芯片原生搭载RT-Thread超过30家,芯片支持超过80家。2019年开始,RT-Thread团队着手开展大学计划,如今已经在9所高校建立了联合实验室,60余所大学开课,并赞助了相关大学竞赛。今后还将会投入更多精力,帮助未来的嵌入式从业者顺利开启自己的职业生涯。

软件方面,RT-Thread拥有丰富的开发工具和优质的SDK/API,得益于开发者的大力支持,软件包超过300个。尤其值得一提的是,RT-Thread Studio能够提供一站式集成开发环境,完全图形化开发,且具有强大的裸机开发支持;柿饼GUI在穿戴领域深受欢迎,下载量高达5万。

开源为本,拓展商业价值

经过十数年的精心耕耘,以小而美著称的RT-Thread在国内开源软件界圈粉无数,尤其近几年迎来了快速上升期。从长远发展来看,商业模式是个绕不开的关键因素。启动RT-Thread Smart研发的同时,团队也开展了一系列商业举措,大众接受度超出预期,而且正在赢得越来越广泛的商业合作。

随着商业模式逐渐清晰,团队又面临着新的考验:RT-Thread Smart继续走开源路线,还是转而收费?如何平衡开源影响力和商业价值,无疑考验着RT-Thread团队的智慧和格局。考虑到RT-Thread Smart填补了传统RTOS和Linux之间的空白,能够满足当下嵌入式产业的迫切需求,RT-Thread团队最终决定——RT-Thread Smart开源如故,以便开发者借助RT-Thread Smart的强大优势迅速创造新的市场价值。

熊谱翔宣布RT-Thread Smart开源!

RT-Thread Smart计划于2020年10月正式发布到开源代码托管平台上(如果是RT-Thread的会员,即刻就可以进行测试)。与此同时,RT-Thread也会继续加强商业化的运作,努力做出越来越多的可授权的商业化、标准化的产品,为客户提供定制化的产品和服务。

携手合作伙伴,壮大国内嵌入式产业

近两年,国际形势风云变幻,国产芯片异军突起,国产嵌入式操作系统迎来了巨大的发展机遇。尽管前景美好,但绝非一朝一夕可以成就。集成电路产业需要潜心钻研,用心攻关,耐心打磨,离不开大量时间和经验的积累。国内嵌入式产业若想进入真正的黄金时代,除了获得国家层面的大力扶持之外,更需要国内软硬件厂商放眼国际,通力合作,稳扎稳打,埋头苦干,共同推动国内嵌入式产业的稳步发展。

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RT-Thread Smart Demo展示

RT-Thread团队深谙此理,不仅专注于为开发者打造理想的软件生态,而且注重同国内芯片厂商(如龙芯中科、全志科技)以及科研院所(如中科院软件所)等开展紧密合作,力求打造更为完整、健康的生态链。我们期待RT-Thread Smart的出现能为国内嵌入式产业注入新的活力,惠及更多开发者、企业、机构,使开发产品的过程更加模块化,更加便利、稳定;同时,借助不断降低的维护成本,帮助开发者将更多的精力用在产品创新上,从而创造更大的社会价值。

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