利用RTLinux開(kāi)發(fā)嵌入式應用程序的方案

利用RTLinux開(kāi)發(fā)嵌入式應用程序

對于中國工程師來(lái)說(shuō)，利用實(shí)時(shí)Linux開(kāi)發(fā)嵌入式應用程序是他們面臨的困難之一，本人通過(guò)這次機會(huì )以RTLinux為例，并結合最為業(yè)界關(guān)注的是RTAI與各位進(jìn)行討論，盡管這兩種實(shí)現方式在句法細節上存在差異，但是工作方式基本一樣，所以講述的內容對兩者都適用。

在實(shí)時(shí)任務(wù)與用戶(hù)進(jìn)程通信的過(guò)程中，有些實(shí)時(shí)應用程序無(wú)需任何用戶(hù)界面即可在后臺平靜地運行，但是，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)應用程序確實(shí)需要一個(gè)用戶(hù)界面及其它系統功能，如文件操作或聯(lián)網(wǎng)等，所有這些功能都必須在用戶(hù)空間內運行?？墒?，用戶(hù)空間操作是非確定性的，并且與實(shí)時(shí)操作不兼容。

還好實(shí)時(shí)Linux具有一種可在時(shí)間上減弱實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)操作的機制，這種機制表現為一種稱(chēng)為實(shí)時(shí)FIFO的驅動(dòng)程序。當iNSmod將rtl_fifo.o驅動(dòng)程序插入Linux內核時(shí)，該驅動(dòng)程序將自己注冊為RTLinux的一部分，并成為L(cháng)inux驅動(dòng)程序。一旦插入Linux內核，用戶(hù)空間進(jìn)程和實(shí)時(shí)任務(wù)都可使用實(shí)時(shí)Linux FIFO。

在進(jìn)一步探討實(shí)時(shí)FIFO的細節之前，還要回顧一下實(shí)時(shí)應用程序結構的某些部分（圖1）。有效的嵌入式應用程序設計方法是將實(shí)時(shí)部分與固有的非實(shí)時(shí)功能分離開(kāi)來(lái)（表1）。假如應用程序的任一部分，如用戶(hù)界面、圖形、數據庫或網(wǎng)絡(luò )僅需軟實(shí)時(shí)性能，最好是將該部分寫(xiě)入用戶(hù)空間。然后，僅將必須滿(mǎn)足時(shí)序要求的那部分寫(xiě)成實(shí)時(shí)任務(wù)。

任何硬實(shí)時(shí)任務(wù)都是在RTLinux的控制下運行的，該任務(wù)一般可執行周期性任務(wù)、處理中斷并與I/O設備驅動(dòng)程序通信，以采集或輸出模擬和數字信息。當實(shí)時(shí)任務(wù)需要告訴用戶(hù)進(jìn)程有一個(gè)事件將發(fā)生時(shí)，它便將這一消息送給實(shí)時(shí)FIFO。每一個(gè)FIFO都是在一個(gè)方向上傳送數據：從實(shí)時(shí)任務(wù)到用戶(hù)空間，或反之。因此，雙向通信需要使用兩個(gè)FIFO。任何讀出或寫(xiě)入實(shí)時(shí)任務(wù)一側的操作都是非模塊操作，因此rtf_put（）和rtf_get（）都立即返回，而不管FIFO狀態(tài)是什么。

觀(guān)察了FIFO這么久（從應用程序的角度看），我是實(shí)在看不出她有什么與眾不同。缺省情況下，RTLinux安裝程序將在/dev目錄下創(chuàng )建64個(gè)實(shí)時(shí)FIFO節點(diǎn)；如果需要，還必須自己創(chuàng )建新的節點(diǎn)。例如，要創(chuàng )建/dev/rtf80，需采用如下命令：
　　=========================
　　mknod c 150 80；
　　chmod 0666 /dev/rtf80
　　=========================

其中，150是實(shí)時(shí)FIFO主數，而80是rtf80的次數。

從用戶(hù)進(jìn)程的角度看，實(shí)時(shí)FIFO可執行標準文件操作。從實(shí)時(shí)任務(wù)來(lái)看，FIFO有兩種通信方式：直接調用RTLinux FIFO功能，或將FIFO作為一個(gè)RTLinux設備驅動(dòng)程序，并使用open（）、close（）、read（）和write（）操作。要想將FIFO作為一個(gè)設備驅動(dòng)程序，就必須將rtl_cONf.h中的配置變量CONFIG_RTL_POSIX_IO設定為1。

rtf_create_handler（）可設置處理程序功能。每次Linux進(jìn)程讀或寫(xiě)FIFO時(shí)，rtl_fifo驅動(dòng)程序都要調用該處理程序。應注意的是，該處理程序駐留在Linux內核，因此當Linux需要調用時(shí)，從該處理程序進(jìn)行任何內核調用都是安全的。從該處理程序到實(shí)時(shí)任務(wù)間的最好通信方法是使用旗語(yǔ)或線(xiàn)程同步功能。最后，FIFO驅動(dòng)程序還必須對內核存儲器進(jìn)行配置。因此，實(shí)時(shí)線(xiàn)程內的rtf_create（）不應調用。相反，可調用init_module（）中的rtf_create（）功能及cleanup_module（）中的rtf_destroy（）功能。

以上介紹太書(shū)面，我自己看了一編都犯暈，給大家講一個(gè)生動(dòng)的故事吧！列表1給出了一個(gè)采用兩個(gè)FIFO的簡(jiǎn)單數據采集應用程序的實(shí)時(shí)部分。兩個(gè)FIFO都是在init_module（）創(chuàng )建，并賦予minor numbers 為1和2。在調用rtf_create（minor, size）之前，該程序在已創(chuàng )建該FIFO的情況下調用rtf_destroy（minor）。這種情況就是另一個(gè)模塊在開(kāi)發(fā)過(guò)程中未被調用。然后，調用rtf_create_handler（ID, AMP;pd_do_aout）以注冊帶該實(shí)時(shí)FIFO的數據采集模擬輸出功能pd_do_aout（）。注意，創(chuàng )建實(shí)時(shí)線(xiàn)程pp_thread_ep（）是因為它是周期性的，其間隔為1/100秒。

每次周期性線(xiàn)程得到系統控制權后，它就調用rtf_put（ID,dataptr,size）以便將數據插入minor number為2的FIFO。Linux進(jìn)程打開(kāi)/dev/rtf2，從實(shí)時(shí)FIFO中讀取并顯示所采集的數據。該進(jìn)程還打開(kāi)/dev/rtf1，將數據寫(xiě)入其它實(shí)時(shí)FIFO。當用戶(hù)移動(dòng)屏幕滑動(dòng)器以改變模擬輸出電壓時(shí)，進(jìn)程就向該FIFO寫(xiě)入一個(gè)新的值。RTLinux便調用pd_do_aout（）處理程序，隨后pd_do_aout（）利用rtf_get（）從FIFO獲得值，并調用實(shí)際的硬件驅動(dòng)程序以設置模擬輸出的電壓?？梢钥吹?，實(shí)時(shí)任務(wù)和用戶(hù)進(jìn)程是異步使用FIFO的。

任務(wù)間的存儲器共享

FIFO為用戶(hù)進(jìn)程和實(shí)時(shí)任務(wù)的連接提供了一種方便的機制，但將它們作為消息隊列更適合。比如，一個(gè)實(shí)時(shí)線(xiàn)程可利用FIFO記錄測試結果，然后用戶(hù)進(jìn)程就可讀取該結果，并將之存入數據庫文件。

許多數據采集應用程序涉及到內核及用戶(hù)空間之間的大量數據。Linux內核v. 2.2.x并沒(méi)有為這些空間的數據共享提供任何機制，但v. 2.4.0版本預計會(huì )包括kiobuf結構。為解決現有穩定內核的這個(gè)缺點(diǎn)，RTLinux包括mbuff驅動(dòng)程序。該驅動(dòng)程序可利用vmalloc（）分配虛擬內核存儲器的已命名存儲器區域，它采用的存儲器分配和頁(yè)面鎖定技巧跟大多數Linux中bttv幀抓取器驅動(dòng)程序所用的一樣。

更具體地說(shuō)，mbuff一頁(yè)一頁(yè)地將虛擬內存鎖定到實(shí)際的物理內存頁(yè)面。任何實(shí)時(shí)或內核任務(wù)，或用戶(hù)進(jìn)程在任何時(shí)間都可訪(fǎng)問(wèn)該存儲器。通過(guò)將虛擬內存頁(yè)面鎖定到物理內存頁(yè)面，mbuff可確保所分配的頁(yè)面永久駐留在物理內存，而且不會(huì )發(fā)生頁(yè)面錯誤。換言之，當實(shí)時(shí)或內核進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)所分配的存儲器時(shí)，它可確保VMM不被調用。注意：由于實(shí)時(shí)任務(wù)執行期間實(shí)時(shí)Linux凍結標準內核的執行，任何對VMM的調用都會(huì )引起系統暫停。如果它要訪(fǎng)問(wèn)并不位于物理RAM內的虛擬存儲頁(yè)面，那么即使正常的Linux內核驅動(dòng)程序也會(huì )引起系統故障。

由于mbuff是一種Linux驅動(dòng)程序，其功能可通過(guò)設備節點(diǎn)/dev/mbuff實(shí)現。該節點(diǎn)可顯示幾個(gè)錄入點(diǎn)，其中包括可將內核空間地址映射到用戶(hù)空間的mmap（）。它還可以利用錄入點(diǎn)ioctl（）來(lái)控制。然而，并不需要復雜的結構及直接調用ioctl。相反，mbuff可為ioctl（）調用提供一個(gè)包裹，而且僅僅調用兩個(gè)簡(jiǎn)單的功能即可配置和釋放共享的存儲緩沖器。

當然，不能從實(shí)時(shí)任務(wù)調用mbuff驅動(dòng)程序，因為該驅動(dòng)程序所調用的虛擬存儲器分配功能本身是不確定性操作。分配共享存儲器所需的時(shí)間依賴(lài)于主系統的存儲器容量以及CPU速度、磁盤(pán)驅動(dòng)器性能和存儲器分配的現有狀態(tài)。因此，只能從模塊的Linux內核一側來(lái)分配共享存儲器，比如從init_module（）或一個(gè)ioctl（）請求開(kāi)始。

那么，一個(gè)共享緩沖器到底能分配多少存儲器呢？如果不是任務(wù)繁重的服務(wù)器或圖形應用，建議至少為L(cháng)inux保留8MB存儲空間。為了獲得優(yōu)化的配置，可在限制存儲器大小的同時(shí)測量實(shí)時(shí)應用程序的性能，以確定需要多少存儲空間。

列表2給出了如何從實(shí)時(shí)任務(wù)和用戶(hù)進(jìn)程方面訪(fǎng)問(wèn)共享的存儲器。內核模塊和用戶(hù)任務(wù)采用同樣的功能集。當然，要想使用insmod mbuff.o，還必須將之置于Linux內核中。例如，mbuff_alloc（buf_name, size）可將符號名buf_name分配給一個(gè)緩沖器，而mbuff_free（buf_name, mbuf）可將之釋放。

當第一次調用帶有符號緩沖器名的mbuff_alloc（）時(shí)，mbuff執行實(shí)際的存儲器分配。而當從內核模塊或用戶(hù)進(jìn)程再次調用該功能時(shí)，它只是簡(jiǎn)單地增加使用數（usage count）及將指針?lè )祷噩F有的緩沖器。每次調用mbuff_free（）都會(huì )減少使用數，直至為零，這時(shí)mbuff就去分配帶符號名的緩沖器。這種方法從多個(gè)內核模塊和用戶(hù)進(jìn)程獲得一個(gè)指向同一共享緩沖器的指針，從而解決了問(wèn)題。它還可確保共享緩沖器一直有效，直到最后的應用程序釋放它。請注意，是實(shí)時(shí)內核還是用戶(hù)進(jìn)程執行實(shí)際的buf1配置依賴(lài)于誰(shuí)先獲得控制權。

還有一個(gè)“笨”方法可在實(shí)時(shí)應用程序、內核模塊和用戶(hù)應用程序間共享存儲器。對于嵌入式應用，該方法還是可以接受的。例如，如果PC帶有128MB RAM，可將線(xiàn)搜索路徑=mem=120m添加進(jìn)lilo.conf文件（列表3）。當啟動(dòng)帶有Linux內核和RTLinux 2.3的系統時(shí)，Linux僅使用120MB內存。OS也不用剩下的8MB內存（物理地址為0x7F00000到0x7FFFFFF），而是留給在OS下運行的各種任務(wù)共享。要想從用戶(hù)進(jìn)程獲取存儲器地址并訪(fǎng)問(wèn)預留的存儲器，必須用O_RDWR訪(fǎng)問(wèn)模式來(lái)打開(kāi)/dev/mem驅動(dòng)程序，然后利用mmap（）保留存儲器（列表4）。而從實(shí)時(shí)模塊或內核驅動(dòng)程序一側進(jìn)行，則必須使用ioremap（0x7F00000, 0x100000）才能獲取這8MB （0x100000字節）預留內存。

這種方法有利有弊。既不能通過(guò)預留內存的所有權，也不能通過(guò)讀或寫(xiě)來(lái)獲取控制權。正確地配置和釋放大量?jì)却娴臋C制尚未問(wèn)世。另外，無(wú)論實(shí)時(shí)進(jìn)程是否需要，該內存都不能為L(cháng)inux所用。

也許存儲器共享笨方法的唯一適用場(chǎng)合是專(zhuān)為特定應用而定制的小型嵌入式系統，因為此時(shí)可為小型化而放棄使用mbuff驅動(dòng)程序。

中斷

RTLinux有兩種中斷：硬中斷和軟中斷。軟中斷就是常規Linux內核中斷，它的優(yōu)點(diǎn)在于可無(wú)限制地使用Linux內核調用。這類(lèi)中斷作為硬中斷處理的第二部分還是相當有用的（由參考文獻5可獲得更多有關(guān)Linux環(huán)境下中斷處理的細節）。

硬（實(shí)時(shí)）中斷是安裝實(shí)時(shí)Linux的前提。要安裝中斷處理程序，先調用rtl_request_IRq（…），然后調用rtl_free_irq（）釋放它。依賴(lài)于不同的系統，實(shí)時(shí)Linux下硬（或實(shí)時(shí)）中斷的延遲是15μs的數量級。較快的處理器具有較好的延遲。如果想在實(shí)時(shí)處理程序和常規Linux驅動(dòng)程序中處理同一設備IRQ，必須為每一個(gè)硬中斷單獨設置IRQ。

列表5給出了安裝實(shí)時(shí)中斷處理程序的過(guò)程。RTLinux在執行實(shí)時(shí)中斷處理程序時(shí)將禁止IRQ。應注意，該代碼須在退出實(shí)時(shí)中斷處理程序前調用rtl_hard_enable_irq（）才能重新使能中斷。

有兩個(gè)問(wèn)題影響直接從實(shí)時(shí)中斷處理程序調用Linux內核功能：內核禁止所有中斷及不定義執行內容。還應注意的是，這里也不能執行浮點(diǎn)操作。利用實(shí)時(shí)中斷處理程序來(lái)控制線(xiàn)程執行是避免出現這些問(wèn)題的好辦法。本例采用pthread_wakeup_np（）功能來(lái)喚醒一個(gè)實(shí)時(shí)線(xiàn)程。中斷處理程序可處理即時(shí)的工作，余下的由該線(xiàn)程解決。

SMP結構的優(yōu)點(diǎn)

實(shí)時(shí)Linux都支持多處理器架構。對稱(chēng)多處理器（SMP）結構采用了高級可編程中斷控制器（APIC），奔騰級處理器都有片上本地APIC，可為本地處理器傳送中斷。SMP（甚至單處理器母板）都有I/O APIC，可收集來(lái)自外設的中斷請求，并將它們傳送給本地APIC。舊的8259 PIC速度很慢，所處理的中斷向量數不充分，迫使設備共享中斷，使得中斷處理更慢。但是，APIC可解決這些問(wèn)題。通過(guò)為每個(gè)設備請求設置一個(gè)特定的IRQ，系統可減少中斷延遲，APIC還可加速同步代碼。

實(shí)時(shí)Linux可充分利用APIC。在SMP系統中，實(shí)時(shí)調度程序利用APIC，而不是采用過(guò)時(shí)的8254芯片來(lái)完成時(shí)序分配。由于PC的兼容性，8254位于每一個(gè)ISA總線(xiàn)上，而且每一個(gè)再編程設備的調用都要占用處理器周期。一個(gè)千兆赫CPU要浪費數百個(gè)處理器周期來(lái)等待8MHz定時(shí)器（大約2.5μs）。APIC工作在總線(xiàn)頻率，而且可立即執行所有的定時(shí)器操作，這意味著(zhù)必須利用本地APIC時(shí)鐘在A(yíng)MP機器上獲取更高的周期性頻率（雙P-III-500 CPU可在100kHz運行周期性實(shí)時(shí)線(xiàn)程，而無(wú)明顯的性能損失）。

實(shí)時(shí)Linux能很好地執行多處理任務(wù)，它為每個(gè)CPU實(shí)施單獨的進(jìn)程。調用pthread_create（）可創(chuàng )建一個(gè)在現有CPU上運行的線(xiàn)程。還可用pthread_attr_setcpu_np（）將該線(xiàn)程分配給一個(gè)特定的CPU，以改變線(xiàn)程屬性。在調用這一功能之前，必須首先初始化線(xiàn)程屬性。

RTLinux v. 3包括reserve_cpu功能，可預留SMP平臺上的一個(gè)CPU，專(zhuān)供RTLinux使用。它可運行于2.4x內核，RTAI也具有幾乎同樣的功能。

如果想將任務(wù)分給某一特定的CPU，請留意“pset”方案（http://isunix.it.ilstu.edu/thockin/pset/）。利用該內核可將一個(gè)SMP處理器專(zhuān)門(mén)分配給一個(gè)用戶(hù)應用程序，甚至可從Linux處理器組中調用一個(gè)處理器專(zhuān)用于實(shí)時(shí)任務(wù)。

同步基元

早期的實(shí)時(shí)Linux沒(méi)有同步基元?，F在，POSIX型的旗語(yǔ)、互斥和信號在最新的實(shí)時(shí)Linux版本中都已出現。雖然在實(shí)時(shí)設計中采用這些同步基元還存在問(wèn)題，但同步或用信號表示實(shí)時(shí)任務(wù)和用戶(hù)應用程序很有意義，然而，這要求軟件開(kāi)發(fā)者具有高超的技能，這一問(wèn)題已超出本文的討論范圍。

快速學(xué)習pthread_mutex_init（）、pthread_mutex_lock（）、pthread_mutex_trylock（）、pthread_mutex_unlock（）和pthread_mutex_destroy（）等同步功能的最好方法是查看。/examples/mutex/mutex.c。特別要提醒的是。/examples/mutex/sema_Test.c文件是學(xué)習旗語(yǔ)的很好起點(diǎn)。

實(shí)時(shí)Linux發(fā)展方向

實(shí)時(shí)Linux與Linux一樣仍然處于不斷發(fā)展之中。每一個(gè)新的版本都添加了更多的特性和功能。實(shí)時(shí)Linux正朝著(zhù)更好的POSIX 1003.x實(shí)現方向發(fā)展，最新的特性包括用戶(hù)空間進(jìn)程的實(shí)時(shí)支持、互斥、信號、旗語(yǔ)、實(shí)時(shí)存儲器管理和擴展的SMP支持等。如果還未確定下一個(gè)項目采用哪個(gè)實(shí)時(shí)系統，可下載一種實(shí)時(shí)Linux版本了解一下。其實(shí)，Linux已經(jīng)是一種成熟的OS，而且具備實(shí)時(shí)擴展版本，它是嵌入式應用的最佳選擇之一。

RTLinux的特點(diǎn)

在Linux 操作系統中，調度算法（其于最大吞吐量準則）、設備驅動(dòng)、不可中斷的系統調用、中斷屏蔽以及虛擬內存的使用等因素，都會(huì )導致系統在時(shí)間上的不可預測性，決定了Linux操作系統不能處理硬實(shí)時(shí)任務(wù)。RTLinux為避免這些問(wèn)題，在Linux內核與硬件之間增加了一個(gè)虛擬層（通常稱(chēng)作虛擬機），構筑了一個(gè)小的、時(shí)間上可預測的、與Linux內核分開(kāi)的實(shí)時(shí)內核，使得在其中運行的實(shí)時(shí)進(jìn)程滿(mǎn)足硬實(shí)時(shí)性。并且RTLinux和Linux構成一個(gè)完備的整體，能夠完成既包括實(shí)時(shí)部分又包括非實(shí)時(shí)部分的復雜任務(wù)。

軟實(shí)時(shí)的實(shí)現

RTLinux通過(guò)一個(gè)高效的、可搶先的實(shí)時(shí)調度核心來(lái)全面接管中斷，并把Linux作為此實(shí)時(shí)核心的一個(gè)優(yōu)先級最低的進(jìn)程運行。當有實(shí)時(shí)任務(wù)需要處理時(shí)，RTLinux運行實(shí)時(shí)任務(wù)；無(wú)實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)，RTLinux運行Linux的非實(shí)時(shí)進(jìn)程。在Linux進(jìn)程和硬件中斷之間，本來(lái)由Linux內核完全控制，現在在Linux內核和硬件中斷的地方加上了一個(gè)RTLinux內核的控制。Linux的控制信號都要先交給RTLinux內核進(jìn)行處理。在RTLinux內核中實(shí)現了一個(gè)虛擬中斷機制，Linux本身永遠不能屏蔽中斷，它發(fā)出的中斷屏蔽信號和打開(kāi)中斷信號都修改成向RTLinux發(fā)送一個(gè)信號。如在Linux里面使用“SI”和“CLI”宏指令，讓RTLinux里面的某些標記做了修改。也就是說(shuō)將所有的中斷分成Linux中斷和實(shí)時(shí)中斷兩類(lèi)。如果RTLinux內核接收到的中斷信號是普通Linux中斷，那就設置一個(gè)標志位；如果是實(shí)時(shí)中斷，就繼續向硬件發(fā)出中斷。在RTLinux中執行STI將中斷打開(kāi)之后，那些設置了標志位表示的Linux中斷就繼續執行，因此，CLI并不能禁止RTLinux內核的運行，卻可以用來(lái)中斷Linux。Linux不能中斷自己，而RTLinux可以。

RTLinux在默認的情況下采用優(yōu)先級的調度策略，即系統調度器根據各個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)的優(yōu)先級來(lái)確定執行的先后次序。優(yōu)先級高的先執行，優(yōu)先級低的后執行，這樣就保證了實(shí)時(shí)進(jìn)程的迅速調度。同時(shí)RTLinux也支持其它的調度策略，如最短時(shí)限最先調度、確定周期調度。RTLinux將任務(wù)調度器本身設計成一個(gè)可裝載的內核模塊，用戶(hù)可以根據自己的實(shí)際需要，編寫(xiě)適合自己的調度算法。

對于一個(gè)操作系統而言，精確的定時(shí)機制雖然可以提高任務(wù)調度器的效率，但會(huì )增加CPU處理定時(shí)中斷的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。RTLinux對時(shí)間精度和時(shí)鐘中斷處理的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)進(jìn)行了折中考慮。不是像Linux那樣將8254定時(shí)器設計成10ms產(chǎn)生一次定時(shí)中斷的固定模式，而是將定時(shí)器芯片設置為終端計時(shí)中斷方式。根據最近的進(jìn)程的時(shí)間需要，不斷調整定時(shí)器的定時(shí)間隔。這樣不僅可以獲得高定時(shí)精度，同時(shí)中斷處理的開(kāi)銷(xiāo)又最小。

硬實(shí)時(shí)的實(shí)現

硬件實(shí)時(shí)部分被作為實(shí)時(shí)任務(wù)來(lái)執行，并從外部設備拷貝數據到一個(gè)叫做實(shí)時(shí)有名管道（RTFIFO）的特殊I/O端口；程序主要部分作為標準Linux進(jìn)程來(lái)執行。它將從RTFIFO中讀取數據，然后顯示并存儲到文件中，實(shí)時(shí)部分將被寫(xiě)入內核。設計實(shí)時(shí)有名管道是為了使實(shí)時(shí)任務(wù)在讀和寫(xiě)數據時(shí)不被阻塞。

RTLinux將標準Linux內核作為簡(jiǎn)單實(shí)時(shí)操作系統（RTOS）里優(yōu)先權最低的線(xiàn)程來(lái)運行，從而避開(kāi)了Linux內核性能的問(wèn)題。 從圖3可以看出，RTLinux擁有兩個(gè)內核。這就意味著(zhù)有兩組單獨的API，一個(gè)用于Linux環(huán)境，另一個(gè)用于實(shí)時(shí)環(huán)境。此外，為保證實(shí)時(shí)進(jìn)程與非實(shí)時(shí)Linux進(jìn)程不順序進(jìn)行數據交換，RTLinux引入了RT-FIFO隊列。RT-FIFO被Linux視為字符設備，最多可達150個(gè)，分別命名為/der/rtf0、/dev/rtf1……/dev/rtf63。最大的RT-FIFO數量在系統內核編譯時(shí)設定。

RTLinux程序運行于用戶(hù)空間和內核態(tài)兩個(gè)空間。RTLinux提供了應用程序接口。借助這些API函數將實(shí)時(shí)處理部分編寫(xiě)成內核模塊，并裝載到RTLinux內核中，運行于RTLinux的內核態(tài)。非實(shí)時(shí)部分的應用程序則在Linux下的用戶(hù)空間中執行。這樣可以發(fā)揮Linux對網(wǎng)絡(luò )和數據庫的強大支持功能。

Alex Ivchenko博士是聯(lián)合電子實(shí)業(yè)公司的研發(fā)工程經(jīng)理，也是該公司PowerDAQ II系列PCI數據采集板的主要開(kāi)發(fā)者之一。最近，他正為該系列卡編寫(xiě)Linux驅動(dòng)程序?？赏ㄟ^(guò)電子郵件aivchenko@ueidaq.com與他聯(lián)系。

講了這么大段，不知道大家有沒(méi)對RTLinux進(jìn)一步了解，或許在不久的將來(lái)，你也會(huì )深深的愛(ài)上她，我們來(lái)總結下：上面我們一共討論了她的日常生活（運作），她的與眾不同，當然她的外貌也是揮之不去的，下面為了鄉親們的幸福，我特地請教了谷歌大哥RTLinux的出生背景和她的生日哦！大家努力研讀吧！幸福在向我們招手！

RTLinux大掃盲：

RTLinux（AReal-Time Linux,亦稱(chēng)作實(shí)時(shí)Linux）是Linux中的一種實(shí)時(shí)操作系統。它由新墨西哥礦業(yè)及科技學(xué)院的V. Yodaiken開(kāi)發(fā)。目前，RTLinux有一個(gè)由社區支持的免費版本，稱(chēng)為RTLinux Free，以及一個(gè)來(lái)自FSMLabs的商業(yè)版本，稱(chēng)作RTLinux Pro。

RTLinux是由美國新墨西哥州的fsmlabs（finite state machine labs, 有限狀態(tài)機實(shí)驗室）公司開(kāi)發(fā)的、利用linux開(kāi)發(fā)的面向實(shí)時(shí)和嵌入式應用的操作系統。在rtlinux宣言中，這樣描述rtlinux ： rtlinux is the hard realtime variant of linux that makes it possible to control robots, data acquisition systems, manufacturing plants, and other time-sensitive instruments and machines。

到目前為止，RT-Linux已經(jīng)成功地應用于航天飛機的空間數據采集、科學(xué)儀器測控和電影特技圖像處理等廣泛領(lǐng)域，在電信、工業(yè)自動(dòng)化和航空航天等實(shí)時(shí)領(lǐng)域也有成熟應用。隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)時(shí)系統已經(jīng)滲透到日常生活的各個(gè)層面，包括傳統的數控領(lǐng)域、軍事、制造業(yè)和通信業(yè)，甚至連潛力巨大的信息家電、媒體廣播系統和數字影像設備都對實(shí)時(shí)性提出了愈來(lái)愈高的要求。

RT-Linux開(kāi)發(fā)者并沒(méi)有針對實(shí)時(shí)操作系統的特性而重寫(xiě)Linux的內核，因為這樣做的工作量非常大，而且要保證兼容性也非常困難。將linux的內核代碼做一些修改，將linux本身的任務(wù)以及l(fā)inux內核本身作為一個(gè)優(yōu)先級很低的任務(wù)，而實(shí)時(shí)任務(wù)作為優(yōu)先級最高的任務(wù)。即在實(shí)時(shí)任務(wù)存在的情況下運行實(shí)時(shí)任務(wù)，否則才運行linux本身的任務(wù)。TRLinux能夠創(chuàng )建精確運行的符合POSIX.1b標準的實(shí)時(shí)進(jìn)程；并且作為一種遵循GPL v2協(xié)議的開(kāi)放軟件，可以達GPL v2協(xié)議許可范圍內自由地、免費地使用、修改和再發(fā)生。

它是Linux在實(shí)時(shí)性方面的擴展，采用已獲得專(zhuān)利的雙核技術(shù)：一個(gè)微型的RTLinux內核把原始的Linux內核作為它在空閑時(shí)的一個(gè)線(xiàn)程來(lái)運行。這開(kāi)啟了在兩個(gè)不同的內核層面上DD實(shí)時(shí)的RTLinux內核和常用的，非實(shí)時(shí)的Linux內核DD運行不同程序的新方式。原始的Linux內核通過(guò)RTLinux內核訪(fǎng)問(wèn)硬件。這樣，所有硬件實(shí)際上都是由RTLinux來(lái)進(jìn)行管理的。目前，有兩種不同的RTLinux版本：RTLinux/Free（或者RTLinux/Open）和RTLinux/Pro. RTLinux/Pro是一個(gè)由FSMLabs開(kāi)發(fā)的完全商業(yè)版本的實(shí)時(shí)linux。RTLinux/Free是一個(gè)由社區開(kāi)發(fā)的開(kāi)源版本。