所有实时操作系统都是等效的吗

作者：Jacob Beningo

在嵌入式系统行业的开发人员和经理中流传着一个谣言，即所有RTOS都是平等的。开发团队仅仅选择RTOS的情况并不少见，因为他们的微控制器供应商支持RTOS，而不是仔细检查RTOS提供的功能和特性。检查RTOS的特性、API、功能和陷阱经常被忽视，甚至有时会损害应用程序的需求。您可能从未意识到的挠痒痒问题：“所有实时操作系统都是等效的吗？

对等效的需求

基本上有三种方法可以了解如何构建嵌入式软件。首先，开发人员在没有RTOS或操作系统的情况下构建系统裸机。这些通常适用于没有很多功能或不关心重用、可移植性或可扩展性的小型嵌入式系统。接下来，一些团队有一个需要可伸缩性和可重用性的系统，但可能没有可移植性。这些团队将选择一个实时操作系统来使用，并围绕实时操作系统构建整个应用程序，使实时操作系统成为系统的基础。

构建系统的最后一种方法，也是驱动对等效的需求或愿望的方法，是复杂的现代系统，并提供广泛的功能。在许多情况下，应用程序需要扩展、可重用和可移植。在这些情况下，团队不能只选择一个RTOS并围绕它构建他们的应用程序。相反，他们需要一个RTOS抽象层，将其应用程序代码与RTOS分离，以选择提供应用程序所需服务和功能的任何RTOS或操作系统。图 1 显示了具有 RTOS 抽象层的分层软件架构示例。

图 1 – 现代系统将嵌入式应用程序与 RTOS 分离，以提高重用、可移植性、可扩展性和测试。（图片来源：嵌入式软件设计［1］）

RTOS抽象层消除了对任何RTOS或操作系统的依赖，从而实现了更好的单元测试和超目标运行应用程序仿真的能力！当然，出现的问题是，当团队创建RTOS抽象层时，他们拼命地试图建议所有RTOS都提供等效的功能，当通用化时，就变成了“所有RTOS都是等效的”。

实时操作系统等效现实

不幸的是，或者幸运的是，对于嵌入式软件架构师和团队来说，并非所有RTOS都是平等的。每个RTOS都可以提供一组标准功能，但即使这些功能也已实现并提供广泛的差异。例如，从当前可用的一百多个 RTOS 中选择三个并检查其 API 集。您会发现相似但差异很大的 API。

如果您花一些时间运行性能测量，您会发现每个RTOS都提供不同级别的实时性能和确定性。编译每个，您会发现不同的内存要求。如果您深入研究实时操作系统，您甚至可能会发现可能破坏实时操作系统的错误或条件！有些在管理安全性方面写得很好，而另一些则完全忽略了安全性是一个考虑因素。

当我第一次接触实时操作系统时，我讨厌它们。我的雇主当时提供给我的RTOS有缺陷，不一致，我花在与RTOS斗争上的时间比编写生产代码的时间还要多。事实证明，“RTOS”并不是我们所认为的实时操作系统！相反，它是一个编写不佳的协作调度程序，包括一些RTOS功能，如信号量和队列。

结论

归根结底，团队可能希望所有实时操作系统都是等效的，但事实仍然是每个实时操作系统都是独一无二的。每个都提供具有不同内存占用、响应时间、API、安全性和安全功能的操作系统。RTOS 抽象层可以帮助嵌入式应用与标准功能分离。不过，要充分利用 RTOS，可能需要直接调用 RTOS 或创建抽象扩展来管理应用程序依赖关系。因此，下次当您想只使用微控制器供应商提供的RTOS运行时，请花一些时间来评估和验证RTOS是否满足您的需求，因为每个RTOS都是不同的，尽管它们看起来可能是等效的。

编辑：黄飞