本文对四种实时操作系统(RTOS)特性进行分析和比较。它们是:Lynx实时系统公司的LynxOS、QNX软件系统有限公司的QNX以及两种具有代表性的实时Linux--新墨西哥工学院的RT-Linux和堪萨斯大学的KURT-Linux。 近年来,实时操作系统在多媒体通信、在线事务处理、生产过程控制、交通控制等各个领域得到广泛的应用,因而越来越引起人们的重视。 1、基本特征概述 QNX是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操作系统。它遵循POSIX.1、(程序接口)和POSIX.2(Shell和工具)、部分遵循POSIX.1b(实时扩展)。它最早开发于1980年,到现在已相当成熟。 2、体系结构异同 实时系统的实现多为微内核体系结构,这使得核心小巧而可靠,易于ROM固化,并可模块化扩展。微内核结构系统中,OS服务模块在独立的地址空间运行,所以,不同模块的内存错误便被隔离开来。但它也有弱点,进程间通信和上下文切换的开销大大增加。相对于大型集成化内核系统来说,它必须靠更多地进行系统调用来完成相同的任务。 QNX是一个微内核实时操作系统,其核心仅提供4种服务:进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理,其进程在独立的地址空间运行。所有其它OS服务,都实现为协作的用户进程,因此QNX核心非常小巧(QNX4.x大约为12Kb)而且运行速度极快。 LynxOS目前还不是一个微内核结构的操作系统,但它计划使用所谓的"Galaxy"技术将其从大型集成化内核改造成微内核,这一技术将在LynxOS 3.0中引入。新的28Kb微内核提供以下服务:核心启动和停止、底层内存管理、出错处理、中断处理、多任务、底层同步和互斥支持。 RT-Linux实现了一个小的实时核心,仅支持底层任务创建、中断服务例程的装入、底层任务通信队列、中断服务例程(ISR)和Linux进程。原来的非实时Linux核心作为一个可抢先的任务运行于这个小核心之上,所有的任务都在核心地址空间运行。它不同于微内核和大型内核,属于实时EXE(realtime executive)体系结构。其可靠性和可维护性对电信服务系统来说都不够理想。 KURT-Linux核心包括两个部分:内核和实时模块。内核负责实时事件的调度,实时模块为用户进程提供特定的实时服务。它不属于微内核结构。 3、调度策略分析 任务调度策略是直接影响实时性能的因素。尽管调度算法多种多样,但大多由单调率算法(RM)和最早期限优先算法(EDF)变化而来。前者主要用于静态周期任务的调度,后者主要用于动态调度,在不同的系统状态下两种算法各有优劣。在商业产品中采用的实际策略常常是各种因素的折中。 QNX 提供POSIX.1b标准进程调度: RT-Linux KURT-Linux 从以上简略描述可以看出,前三种调度策略实现较规范,特别是两种商业RTOS,遵循或部分遵循POSIX.1b实时调度标准。 4、操作系统服务比较 4.1 QNX的系统服务: 多种资源管理器,包括各种文件系统和设备管理,支持多个文件系统同时运行,包括提供完全POSIX.1及UNIX语法的POSIX文件系统,支持多种闪存设备的嵌入式文件系统,支持对多种文件服务器(如Windows NT/95、LAN Manager等)的透明访问的SMB文件系统、DOS文件系统、CDROM文件系统等。 4.2 LynxOS的系统服务: 网络和通信。由于使用UNIX/POSIX API,Lynx很适合于数据通信和Internet应用。又由于系统的开放性,网络软件很容易移植到Lynx上。同样,Lynx亦提供关键的电话通信协议,使之适用于电信系统的基础架构、操作和多媒体应用。 4.3 Linux的系统服务: 近来,很多基于Linux的实时应用被开发出来,它具有成熟和丰富的资源。 UNIX用户的开发工具和应用软件都被移植到Linux上。 上述系统的共同点是都提供了图形界面、各种网络支持等必要工具。QNX是一个更加符合传统"分布式"概念的操作系统,目标是把整个局域网变成一个大的超级计算机,使得网络的存在对用户透明,文件系统提供的服务也很丰富。但是,分布式的程度越高也意味着系统开销的增大。LynxOS则着意于提供丰富的网络服务,而Linux的最大优势则是经济,还可以通过新闻组或mailing 5、系统开放性对比 对于很多大、中型系统来说,大多数软件都是为UNIX平台编写的,因此RTOS是否提供POSIX/UNIX API就显得很重要。 5.1 QNX的开放性 QNX的POSIX兼容性和其提供的UNIX特色的编译器、调试器、X Window和TCP/IP都是UNIX程序员所熟悉的。 5.2 LynxOS的开放性 POSIX.1a、1b、1c及BSD4.4等兼容性,使得遵循POSIX 1003或用于UNIX的程序很容易移植到LynxOS上。 5.3 Linux的开放性 用户可得到UNIX的全部开发工具。 通过分析,可以看到以上系统各有优势,因此,在平台搭造过程中,用户应根据自己的实际需要并结合性能价格比进行选择。 如对本文有疑问,请提交到交流社区,广大热心网友会为你解答!! 点击进入社区 |
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