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RT-Thread Smart混合微内核操作系统发布,对标智能设备中的Linux

发布时间:2021-04-21 发布时间:
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9月1日,当RT-Thread 创始人熊谱翔宣布最新微内核操作系统RT-Thread Smart 依然开源时,发布会现场响起了热烈的掌声,这个被业内人士亲切称呼为“熊大”的人,再一次为大家带来了不小惊喜。


如今在圈内提起RT-Thread,大多数工程师都已知晓,更有特别熟悉的,还会 滔滔不绝讲上半天。这个诞生于2006年精致而优雅的操作系统,目前已经成为国人自主开发、国内最成熟稳定和装机量最大的开源 RTOS,睿赛德科技公司在2019年年底又获得近亿元人民币的 B 轮融资。那么在RT-Thread蓬勃发展之际,RT-Thread Smart的推出又有哪些战略意义呢?

何为RT-Thread Smart?


熊谱翔介绍,与RT-Thread 针对主流的 MCU 和 Wi-Fi 芯片不同,历时两年研发的RT-Thread Smart微内核操作系统,主要填补传统 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最佳的平衡,是一个专业的面向带MMU(Memory Management Unit,内存管理单元)的中高端处理器应用场合的高性能混合微内核操作系统。它能够为众多领域提供更具竞争力的操作系统基础软件平台,具备快速启动、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。




之所以在这个时刻推出RT-Thread Smart,是因为看到了当前产业的需求、应用场景和市场上存在的问题:熊谱翔介绍,物联网设备端本来就是一个种类繁多、碎片化的领域,随着物联网技术的发展,网关需要多种协议间的迅速格式转换、安防需要快速启动、AI相关设备等,越来越多的应用需要用到带MMU功能的高端处理器,目前这些设备中主要使用的是Linux操作系统,由于应用与内核编译在一起后维护代价大,很容易带来安全性问题。所以业界期待有一款更小、更快、更安全、可维护性更好的软件开发平台的诞生!


于是,在广泛征集了芯片和设备厂商需求后,结合自身的技术积累,用了将近2年的时间,RT-Thread Smart诞生了,并在资源占用、启动时间、实时性指标上有了不俗的表现:

资源占用:相对于裁剪版的Linux压缩后内核占用3.57MB、根文件系统5MB、内存占用17.4MB来说,RT-Thread Smart压缩后内核只有217KB,跟文件系统127kB,内存占用1.9MB。


启动时间:使用宏内核的方式将“RT-Thread+文件系统+网络协议栈+多媒体”的启动时间需要3~5秒,Linux启动时间在5-10秒,而使用RT-Thread Smart启动只需要不到500毫秒。
在带图形系统的情况对比启动时间RT-Thread Smart+柿饼UI启动只要1.7秒,远快于Linux的14.4秒。




实时性:以1.2GHz Cortex-A7处理器、4万个中断进行测试,中断响应延时<1us,能够满足苛刻的高实时性场合,比如电力检测、轨道交通控制、汽车制动等。

解密RT-Thread Smart混合微内核


RT-Thread Smart采用混合微内核(低至500kB内核尺寸、只包含基本功能,同时也可定制)、用户态系统服务(一系列原有系统服务放到用户态去,可拆卸,可重启,安全性更好,相互之间内存隔离)以及延续RT-Thread API风格技术架构(应用与内核都可延续 RT-Thread API,用户态可扩展性强),具备完善的用户态环境,延续RT-Thread原有的生态,使用Scons构建,并对接RT-Thread在线软件包;支持POSIX,方便Linux应用的移植。




同时,RT-Thread Smart全面的支持各种架构处理器,如ARM核的全志Cortex-A、Xilinx Zynq、树莓派;龙芯的龙芯2K(64位处理器);RISC-V处理器(未来全志推出的RISC-V处理器也将搭载RT-Thread Smart)。同时在一站式开发工具RT-Thread Studio集成开发环境(IDE)中集成了RT-Thread Smart,进一步降低使用门槛,提升工作效率。


此外,RT-Thread Smart能够无缝对接 RT-Thread生态,即RT-Thread Smart依托RT-Thread 庞大的用户基础,同时支持原有 RT-Thread 芯片 BSP,由于上层API设计一致,因此能够兼容RT-Thread 软件包和工具链,兼容RT-Thread 庞大的存量应用。即使有了雄厚的推广成功基础,当再一次在站在开源社区与商业的十字路口,RT-Thread Smart再次选择了开源。

破生态之殇,创技术之新


开源与商务,看似存在着矛盾。对于两者的平衡,RT-Thread COO邹诚介绍:“开源是我们的基因,我们坚持开源,但是一个成功操作系统,如果要发展的好,还是离不开商业价值。“ 他们欣喜的看到,越来越多的用户,愿意接受有价值的商业服务,商务实现远远比他们预期顺利很多。目前,RT-Thread凭借其灵活性、技术领先性,依托强大的生态,满足产业AIoT自主基础软件平台的需要,以开源为本,通过企业服务、软件授权、增值硬件的模式实现商业价值,同时会探索行业解决方案赋能、平台渠道分成、App Store模式等,推动RT-Thread的商业化。




同时,市场也提供了越多来越多的机会:邹诚介绍,AIoT市场(如安防和图像、智慧城市和工业、智能家居、智能硬件领域)需求潜力巨大,一方面智能终端具有图形交互、应用分离与安全、边缘计算与端云一体化、AI与多媒体化的技术趋势,这让终端的技术开发平台从单一的RTOS(实时操作系统)内核升级为具备丰富的中间组件和软件包的IoT OS(物联网操作系统)以提高开发效率,从多芯多OS升级为软件和应用可复用的统一的OS平台以提升人才的管理和效率。另一方面智能终端需求实时性、低成本、快速启动的特性,实时系统在微处理器(MPU)上流行起来,如支持RT-Thread的微处理器(MPU)持续增加中,覆盖了主流厂商的MPU如富瀚微、全志、龙芯、ST、NXP等。在发布会上,龙芯中科副总裁杜安利也发发表了题为“本体安全下工业互联网软硬件构架”的演讲,详细介绍了龙芯针对工业互联网场景下的应用案例,包括RT-Thread在内的国产软件平台解决方案,并表示以后会和RT-Thread建立战略合作,共同开拓工业互联网市场!




全志科技产品研发中心总经理孙彦邦发表了”从芯片到产品,智能设备的OS之选“主题演讲,从其多年的从业经历分享了产品应用变化到产品技术变化,引出智能设备的OS选择:开源、实时、快启动、模块化、好的生态环境,并表示将在年底其RISC-V AP级应用处理器上搭载RT-Thread Smart微内核操作系统去满足多媒体+网络智能设备需求。





在RT-Thread团队及社区的持续经营下,目前,RT-Thread装机量已超过6 亿;Github Star数突破4600;超过10万的开发者社区;芯片厂商支持超过80家,原生搭载超过30家;每年超过80场线上线下活动;3本中文书籍,1本英文书籍,丰富的文档内容;300 + 软件包;羽翼渐丰的大学计划,超过60所高校开设课程,九所高校联合实验室;链接产业上下游的一站式集成开发环境RT-Thread Studio···持续践行着“无生态不OS”的理念。



幸运的是,RT-Thread Smart能够无缝对接 RT-Thread生态。邹诚介绍,RT-Thread Smart主要面向安防、车载、工业、军工等行业应用。以安防中的IPC摄像头为例:Linux仍占主流,但因低成本低功耗、快速启动等原因,以RT-Thread为代表的RTOS正迅速流行,而RT-Thread Smart几乎可以实现Linux应用100%兼容,应用移植工作量极少。并且RT-Thread Smart应用开发调试便利性大幅提升,而且启动时间也可以控制在300毫秒内,有图像显示,更加契合IPC摄像头的现实需要。同样,边缘计算网关也是工业互联网的产物,大量工业现场设备,PLC、传感器、机床等各种设备的连接,需要边缘计算网关。目前该设备仍然以Linux为主,采用全志、瑞芯微、Xilinx等Cortex-A系列处理器,这就需要系统具备控制、计算、AI、人机交互等能力,且集成各种工业协议,便于二次开发。如果需要得到好的体验,这就要求系统中断延迟低于1us,开机时间小于500ms,要有实时控制能力和较快启动速度。同时要求内核稳定可靠和开发便利。这正好是RT-Thread Smart所擅长的。

未来已来


对于未来,RT-Thread和RT-Thread Smart已经做好了准备。RT-Thread Smart微内核操作系统发布后,RT-Thread将可以完美覆盖多种需求场景,小资源场景的MCU用于简单控制使用RT-Thread nano版本;中等规模的IoT节点使用RT-Thread IoT OS版本;功能丰富的智能设备使用RT-Thread Smart混合微内核版本。




其实早在今年7月,RT-Thread Smart已经在二十多名开发者和芯片厂商中进行了内测,得到的反馈都是“很振奋的”!因为以往RT-Thread给大家的印象是基于MCU的操作系统,而RT-Thread Smart应用已经完美迁移到了高端,并可以很好地运行应用与系统分离的模式。同时,POSIX接口全兼容功能也是令人印象深刻的,能够使得用户从重型系统方便快捷地移植到轻型系统上去。


熊谱翔介绍,RT-Thread Smart开源采用Apache License v2.0,目前代码进行开源前的整理审查后,预计10月份开源在代码托管平台,而RT-Thread合作伙伴即刻可获取到代码及相关支持。


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