實(shí)時(shí)操作系統到Linux系統的移植

　　Linux作為一個(gè)unix兼容的操作系統代表著(zhù)一個(gè)更加強大的應用和系統編程模型。應用程序執行在他們受保護的地址空間，因為它們之間的地址相互是不可見(jiàn)的，并且它們通過(guò)硬件的MMU來(lái)預防覆蓋掉他們自己的代碼，MMU出現在多數現代化的32位64位的處理器中。

　　當他們共享Linux內核的虛擬地址空間時(shí)，他們不能夠覆蓋內核代碼或數據。既然進(jìn)程不能夠相互看到，他們就不能夠相互破壞數據或代碼

　　API和實(shí)時(shí)庫

　　在開(kāi)源標準以前，RTOS的制作者定義了他們自己的系統調用或API，這對于每個(gè)RTOS的制作者來(lái)說(shuō)都是獨一無(wú)二的。接口函數是為流行的編程語(yǔ)言而提供的，諸如c、c++，這使得API函數對于使用高級語(yǔ)言的程序員是合適的。

　　在過(guò)去的十年中，盡管只有POSIX規范的一部分和嵌入式應用程序相關(guān)，大多數的RTOS制作者還是給標準的POSIX提供了兼容庫。很多客戶(hù)使用他們自己的API集使本地RTOS接口分層以獲得獨立性和便捷性，而不是想被鎖定成為一個(gè)私有的特殊版權的接口。

　　開(kāi)發(fā)人員使用標準的API建立應用程序來(lái)獲得兩個(gè)另外的目的：允許代碼被移植成像Linux那樣的標準操作系統以及允許以后同樣的代碼在這樣的一個(gè)環(huán)境下比使用私有的API更加容易移植。

　　很多包括標準調用的商業(yè)RTOS以POSIX或者BSD來(lái)設定，但是那些API經(jīng)常只存在于windows下。特別是一個(gè)內核私有的API是最常被使用的，就是這些API鎖定了項目到一個(gè)特殊的平臺或者解決方案。

　　如果開(kāi)發(fā)人員正在移植標準的代碼或者考慮哪個(gè)API運用到新的代碼中，那么理解在Linux和其他操作系統中使用的最普遍的標準是非常重要的。

　　POSIX

　　POSIX流行在基于UNIX的開(kāi)源系統中、政府和軍事舞臺。然而POSIX對于傳統的嵌入式實(shí)時(shí)系統幾乎沒(méi)有影響。POSIX標準家族起源于美國國家標準與技術(shù)研究所，現在有被歸入IEEE、IEEE1003和其他標準的預兆。在過(guò)去的十年中，POSIX經(jīng)歷了多次的修訂，最近的一次是在2000年。

　　兼容性和一致性是兩個(gè)關(guān)于POSIX的重要觀(guān)點(diǎn)。兼容性意味著(zhù)一個(gè)特定的操作系統平臺貫徹標準的一些子集，這種貫徹是備有文件證明的。甚至那些執行微小子集的平臺能夠兼容于POSIX標準。POSIX的一致性，相反的，代表了更加嚴格的標準，意味著(zhù)一個(gè)操作系統服從于過(guò)去的已證明測試。

　　SVR4,BSD和其他UNIX的API

　　事實(shí)上SVR4和UNIX的BSD版本是流行的系統標準，這些標準對于Linux的影響是巨大的。Linux貫徹了那些UNIX API的大的子集(舉個(gè)例子，對于共享內存、隊列、信號量、BSD套接口和TCP/IP堆的Linux的ipc系統調用)。

　　熟悉SVR4、BSD，或者像AIX,HP-UX等其他通用的UNIX的開(kāi)發(fā)人員對于Linux他們也能夠很快的掌握。

　　c語(yǔ)言庫

　　在嵌入式設計、RTOS或其他方面，很多API僅僅是標準c庫，這些庫或者是直接執行函數或者是作為系統調用的包裝。Linux有熟悉的libc/glibc，盡管尺寸很大，但易于理解。

　　glibc的運行時(shí)間是對嵌入式應用程序內存尺寸的挑戰。很多Linux的供應商為對于尺寸敏感的應用程序提供了經(jīng)過(guò)裁減了的庫。

　　RTOS接口層

　　RTOS的核心是對于進(jìn)程間通訊調用的使用，這種調用提供了在任務(wù)中同步和通訊的機制。

　　表1提供了在典型的RTOS進(jìn)程間通訊調用和同等的Linux調用之間的映射總結。

　　盡管在RTOS的調用和同等的Linux調用之間的映射是直接的，但是移植的工作量會(huì )被增加，如果使用仿真庫，這種仿真庫為其他RTOS移植過(guò)來(lái)的Linux應用程序提供了同樣的調用接口。

　　對于Xenomai開(kāi)源項目，這樣的一個(gè)仿真技術(shù)是適用的。而這里，不同的仿真層提供給POSIX、VxWorks、VRTX和Itron這些被廣泛使用的RTOS。注意，像很多開(kāi)源項目，Xenomai和它的外殼是正在進(jìn)行的工作，他們可能還沒(méi)有完成或者還要進(jìn)行修改。不過(guò)，它代表了一個(gè)在移植過(guò)程中潛在的高價(jià)值的出發(fā)點(diǎn)。

　　舉個(gè)例子，POSIX模塊主要是用來(lái)提供PSE51兼容的API.為了幫助移植其他PSE51兼容

　　API的應用程序，它包含了一些對于POSIX規范的擴展。

　　POSIX外殼已經(jīng)包含了以下這些基本的特色：

　　線(xiàn)程

　　互斥量

　　信號量

　　條件變量

　　實(shí)時(shí)信號的支持

　　放棄和放棄處理

　　特殊線(xiàn)程數據

　　消息隊列

　　定時(shí)器支持

　　共享內存

　　POSIX外殼創(chuàng )建實(shí)時(shí)線(xiàn)程，他們或是運行在Linux內核模塊或者在用戶(hù)空間的周期應用程序中。

　　實(shí)時(shí)內核的API允許內核和用戶(hù)空間的編程。開(kāi)發(fā)人員通常更喜歡在用戶(hù)空間編程，因為他們之間的延遲小，特別是在硬件上，MMU的切換開(kāi)銷(xiāo)很小。目前為止在用戶(hù)空間編程比直接從內核空間運行應用程序更為容易。在用戶(hù)空間編程帶來(lái)了內存保護和在這個(gè)環(huán)境中調試實(shí)時(shí)應用程序的GNU調試器的支持。