卡我們脖子的，從來不是只有硬件

作者：邵樂峰

微內核技術用于嵌入式領域尚不多見，源于輕量級實時操作系統的微內核更是有著較大的開創性。但經過2年多的研發，國產RT-Thread Smart微內核操作系統憑借在資源占用、啟動時間、實時性指標上取得的優異表現，打破了Vxworks、QNX等國外操作系統長時間以來形成的壟斷局面經過2年多的研發，由上海睿賽德電子科技有限公司開發的RT-Thread Smart微內核操作系統日前揭開了其神秘的面紗，并在資源占用、啟動時間、實時性指標上取得了優異的表現，打破了Vxworks、QNX等國外操作系統長時間以來形成的壟斷局面。對此，中國工程院院士鄭緯民給予了充分肯定，并認為此舉對我國嵌入式基礎軟件的發展意義重大。

沒有最好的，只有最合適的

微內核技術用于嵌入式領域尚不多見，源于輕量級實時操作系統的微內核更是有著較大的開創性，相比于Linux，其在工業、國防、電力等行業都有著較為明顯的差異化競爭優勢和廣泛的應用前景。

依然采用開源模式的RT-Thread Smart微內核操作系統主要面向帶內存管理單元（Memory Management Unit， MMU）的中高端處理器，具備快速啟動、POSIX接口全兼容、開發調試便利（支持RT-Thread Studio集成開發環境）、應用與內核分離、高安全性等特性，尤其適合安防、工業、軍工、車載等行業領域，即便在特定的消費電子類應用中也有用武之地。

此前，RT-Thread在面對小資源場景的MCU簡單控制時主要采用nano版本，面對中等規模的IoT節點時使用IoT OS版本，加之此番推出的RT-Thread Smart微內核操作系統，RT-Thread成為了為數不多的能夠同時為不同IoT應用場景提供OS的廠商。

RT-Thread創始人熊譜翔表示，之所以選擇研發RT-Thread Smart微內核操作系統，主要是看到在相當多的應用場景中，例如網關多種協議間的格式轉換、安防需要快速啟動、高端處理器由于帶MMU功能復雜，Linux越來越龐大，傳統的IoT OS應用與內核編譯在一起后維護代價大，容易帶來安全性問題，業界迫切需要一款更小、更快、更安全、可維護性更好的軟件開發平臺。

以安防中的IPC攝像頭為例：盡管Linux仍占主流，但RT-Thread Smart幾乎可以實現Linux應用100%兼容，應用移植工作量極少，并且RT-Thread Smart應用開發調試便利性大幅提升，而且啟動時間也可以控制在300毫秒內，有圖像顯示，更加契合IPC攝像頭的現實需要。

RT-Thread Smart技術亮點

RT-Thread Smart定位于成為一個專業的面向實時應用場合的高性能混合微內核操作系統，填補傳統RTOS和大型操作系統Linux之間的空白，從而在實時性、成本、安全性、啟動速度等方面取得最佳的平衡。

內核輕型化、用戶態系統服務以及延續RT-Thread API風格是其技術架構，具備完善的用戶態環境，延續RT-Thread原有的生態，使用Scons構建，并對接RT-Thread在線軟件包。同時支持POSIX，方便Linux應用的移植。

也就是說，宏內核將應用與內核編譯在一起，作為一個整體進行維護，優勢在于結構化清晰，組件間耦合性低，資源占用精煉，可進行高度定制化，但缺點是功能復雜，維護代價大，容易帶來安全性問題；而微內核的好處是內核輕型化，可拆卸，可重啟，安全性更好，相互之間內存隔離。在RT-Thread Smart中，消息數據放于共享內存空間中，以共享內存方式解決進程與間數據地址的問題，免去數據復制開銷。同時，不同模塊進程間以消息方式傳遞數據，僅消息句柄，速度快、效率高。

看一看具體的性能表現：

資源占用：相對于裁剪版的Linux壓縮后內核占用3.57MB、根文件系統5MB、內存占用17.4MB來說，RT-Thread Smart壓縮后內核只有217KB，跟文件系統127kB，內存占用1.9MB。

啟動時間：使用宏內核的方式將“RT-Thread+文件系統+網絡協議棧+多媒體”的啟動時間需要3~5秒，Linux啟動時間在5-10秒，而使用RT-Thread Smart啟動只需要不到500毫秒。在帶圖形系統的情況對比啟動時間RT-Thread Smart+柿餅UI啟動只要1.7秒，遠快于Linux的14.4秒。

實時性：中斷延時《1us，能夠滿足苛刻的高實時性場合

圖形用戶界面繼續支持RT-Thread“柿餅”UI。為了最大程度地降低上手難度，在“柿餅”中復雜的UI效果都被封裝成一個個的控件，設計人員只需通過拖—擺—輕配，就能完成整個UI效果的設計，所見即所得。同時，柿餅UI也強調快捷的開發方式，采用了美工+“前端”模式的設計理念，類似前端的小程序編程，使用JavaScript腳本語言來編寫用戶業務邏輯。

在對各種架構處理器的支持方面，RT-Thread Smart支持采用Arm內核的全志Cortex-A、Xilinx Zynq、樹莓派；龍芯2K（64位處理器）；RISC-V處理器（未來全志推出的RISC-V處理器也將搭載RT-Thread Smart）。同時在一站式開發工具RT-Thread Studio集成開發環境（IDE）中集成了RT-Thread Smart，進一步降低使用門檻，提升工作效率。

如前文所述，站在開源社區與商業的十字路口，RT-Thread 團隊選擇了社區，選擇了開源，采用Apache License v2.0！RT-Thread Smart代碼進行開源前的整理審查后，預計10月份開源在代碼托管平臺，而RT-Thread合作伙伴即刻可獲取到代碼及相關支持。

破生態之殤，創技術之新

這是RT-Thread COO鄒誠的演講主題。在他看來，包括安防和圖像、智慧城市和工業、智能家居、智能硬件在內的AIoT市場，一方面要求智能終端具有圖形交互、應用分離與安全、邊緣計算與端云一體化、AI與多媒體化的技術趨勢，另一方面又要求智能終端具備實時性、低成本、快速啟動等特性。這就促使終端技術開發平臺必須盡快從單一的RTOS（實時操作系統）內核，升級為具備豐富中間組件和軟件包的IoT OS（物聯網操作系統）以提高開發效率，從多芯多OS升級為軟件和應用可復用的、統一的OS平臺以提升人才的管理和效率。

目前，在RT-Thread團隊及社區的持續經營下，RT-Thread裝機量已超過6 億；Github Star數突破4600；超過10萬的開發者社區；芯片廠商支持超過80家，原生搭載超過30家；每年超過80場線上線下活動；3本中文書籍，1本英文書籍，豐富的文檔內容；300 +軟件包；羽翼漸豐的大學計劃，超過60所高校開設課程，九所高校聯合實驗室；再加上鏈接產業上下游的一站式集成開發環境RT-Thread Studio，“無生態不OS”的理念正在得到持續踐行。

作為睿賽德科技合作伙伴，龍芯中科副總裁杜安利發表了題為“本體安全下工業互聯網軟硬件構架”的演講，不但現場展示了RT-Thread Smart在龍芯2K1000嵌入式芯片平臺上的構建方案，還詳細介紹了龍芯針對工業互聯網場景下的應用案例，包括RT-Thread在內的國產軟件平臺解決方案，對于未來關鍵工業領域本體安全的建設提出了系統級的解決方案和展望。

全志科技產品研發中心總經理孫彥邦則從其多年的從業經歷分享了產品應用變化到產品技術變化，引出智能設備的OS選擇：開源、實時、快啟動、模塊化、好的生態環境，并表示將在年底推出的RISC-V AP級應用處理器上搭載RT-Thread Smart微內核操作系統以滿足多媒體+網絡智能設備需求，攜手RT-Thread建設更好的開源生態。

鄒誠表示，RT-Thread正憑借其靈活性、技術領先性，依托強大的生態，滿足產業AIoT自主基礎軟件平臺的需要，以開源為本，通過企業服務、軟件授權、增值硬件的模式實現商業價值，同時會探索行業解決方案賦能、平臺渠道分成、App Store模式等，推動RT-Thread的商業化。