Linux－－四種實時操作系統的分析比較在線閱讀

　本文對四種實時操作系統(RTOS)特性進行分析和比較。它們是：Lynx實時系統公司的LynxOS QNX軟件系統有限公司的QNX以及兩種具有代表性的實時Linux--新墨西哥工學院的RT－Linux和堪薩斯大學的KURT－Linux。
　　近年來，實時操作系統在多媒體通信 在線事務處理 生產過程控制 交通控制等各個領域得到廣泛的應用，因而越來越引起人們的重視。
　　1 基本特征概述
　　QNX是一個分布式 嵌入式 可規模擴展的實時操作系統。它遵循POSIX.1 (程序接口)和POSIX.2(Shell和工具) 部分遵循POSIX.1b(實時擴展)。它最早開發於1980年，到現在已相當成熟。
　　LynxOS是一個分布式 嵌入式 可規模擴展的實時操作系統，它遵循POSIX.1a POSIX.1b和POSIX.1c標准。它最早開發於1988年。
　　RT－Linux是一個嵌入式硬實時操作系統，它部分支持POSIX.1b標准。
　　KURT－Linux不是為嵌入式應用設計的，不同於硬(hard)實時／軟(soft)實時應用，他們提出'嚴格(firm)'實時應用的概念，如一些多媒體應用和ATM網絡應用，KURT是為這樣一些應用設計的'嚴格的'實時系統。
　　2 體系結構異同
　　實時系統的實現多為微內核體系結構，這使得核心小巧而可靠，易於ROM固化，並可模塊化擴展。微內核結構系統中，OS服務模塊在獨立的地址空間運行，所以，不同模塊的內存錯誤便被隔離開來。但它也有弱點，進程間通信和上下文切換的開銷大大增加。相對於大型集成化內核系統來說，它必須靠更多地進行系統調用來完成相同的任務。
　　QNX是一個微內核實時操作系統，其核心僅提供4種服務：進程調度 進程間通信 底層網絡通信和中斷處理，其進程在獨立的地址空間運行。所有其它OS服務，都實現為協作的用戶進程，因此QNX核心非常小巧(QNX4.x大約為12Kb)而且運行速度極快。
　　LynxOS目前還不是一個微內核結構的操作系統，但它計劃使用所謂的'Galaxy'技術將其從大型集成化內核改造成微內核，這一技術將在LynxOS 3.0中引入。新的28Kb微內核提供以下服務：核心啟動和停止 底層內存管理 出錯處理 中斷處理 多任務 底層同步和互斥支持。
　　RT－Linux實現了一個小的實時核心，僅支持底層任務創建 中斷服務例程的裝入 底層任務通信隊列 中斷服務例程(ISR)和Linux進程。原來的非實時Linux核心作為一個可搶先的任務運行於這個小核心之上，所有的任務都在核心地址空間運行。它不同於微內核和大型內核，屬於實時EXE(realtime executive)體系結構。其可靠性和可維護性對電信服務系統來說都不夠理想。
　　KURT－Linux核心包括兩個部分：內核和實時模塊。內核負責實時事件的調度，實時模塊為用戶進程提供特定的實時服務。它不屬於微內核結構。
　　3 調度策略分析
　　任務調度策略是直接影響實時性能的因素。盡管調度算法多種多樣，但大多由單調率算法(RM)和最早期限優先算法(EDF)變化而來。前者主要用於靜態周期任務的調度，後者主要用於動態調度，在不同的系統狀態下兩種算法各有優劣。在商業產品中采用的實際策略常常是各種因素的折中。
　　QNX 提供POSIX.1b標准進程調度：
　　32個進程優先級；
　　搶占式的 基於優先級的正文切換；
　　可選調度策略：FIFO 輪轉策略 適應性策略。
　　LynxOS 其調度策略為：
　　LynxOS支持線程概念，提供256個全局用戶線程優先級；
　　硬實時優先級調度：在每個優先級上實現了輪轉調度 定量調度和FIFO調度策略；
　　快速正文切換和阻塞時間短；
　　搶占式的RTOS核心。
　　RT－Linux
　　在操作系統之下實現了一個簡單的實時核心，Linux本身作為一個可搶占的任務在核內運行，優先級最低，隨時會被高優先級任務搶占。
　　用戶可自行編寫調度程序，它們可實現為可加載的核心模塊；
　　已實現的調度程序有：基於優先級的搶占式調度和EDF調度；
　　基於優先級的調度使用'單調率算法'，它直接支持周期任務。
　　KURT－Linux
　　可運行在兩種狀態之下：通常狀態和實時狀態。在通常狀態下，所有進程都可以運行，但某些核心服務將帶來中斷屏蔽的不可預期性。實時模式只允許實時進程運行。
　　支持FIFO調度策略 輪轉調度策略和UNIX分時調度策略；
　　增加了SCHED－KURT調度策略，這是一種靜態調度策略，使用一個特殊的調度文件記錄預先定義好的待調度進程的參數。
　　從以上簡略描述可以看出，前三種調度策略實現較規范，特別是兩種商業RTOS，遵循或部分遵循POSIX.1b實時調度標准。