智东西
编 | 信仪
智东西9月1日消息，今天下午，睿赛德科技（RT-Thread）推出了最新的RT-Thread Smart微内核物联网操作系统。RT-Thread的混合微内核架构RT-Thread Smart主要面向带MMU（内存管理单元）的中高端处理器，为物联网等领域提供操作系统基础软件平台。
睿赛德科技（RT-Thread）2006年成立于上海，主要业务是负责开发、维护和运营一款实时操作系统RT-Thread。这家公司在2017~2019年间快节奏完成了天使轮、A轮、B轮三轮融资，共获得上亿元投资。
目前睿赛德科技的RT-Thread覆盖的开发者人数已超10万，有超过80家的芯片厂商为RT-Thread系统提供支持。
▲RT-Thread Smart定位
随着嵌入式微处理器性能的不断提高，嵌入式系统软件开发复杂度也不断增加，嵌入式操作系统越来越多被应用于软件开发。然而在国内，嵌入式操作系统在很长一段时间内均是被国外嵌入式操作系统如uCOS、FreeRTOS、嵌入式Linux、VxWorks、QNX所把持。
随着中国物联网产业迅猛发展，这个局面才开始被打破。中国工程院院士郑纬民说：“目前国家对物联网、人工智能方面的政策支持力度很大，新基建中有很多关于人工智能方面的政策。在复杂的国际形势下，自主芯片的研发以及生态的开发非常紧迫和必要，因此相关厂商需要专注创新开发，提供自主、安全、稳定、可靠的技术支持。” 一、宏、微内核优势集成
当前用于MCU（微控制单元）上的嵌入式操作系统主要有μC/OS、FreeRTOS和RT-Thread，在带MMU的微处理器上，以Linux、Vxworks、QNX为主，国外嵌入式操作系统几乎处于垄断地位，国产RT-Thread、AliOS Things 、djyos等嵌入式操作系统鲜少有人知晓。
国内的安防、网关、高端处理器对于嵌入式操作系统的需求越来越大，而且代码量随着版本的升级越来越大，如何维护好设备是一个很大的问题。
▲Linux处理的代码量越来越大
以往在这一行业中占据使用主导地位的是一种宏内核操作系统——Linux的嵌入式微处理器。
内核是操作系统的核心部分，它管理着系统的各种资源。目前从内核架构来划分，可分为微内核(Micro Kernel)和宏内核(Monolithic Kernel)，在微内核结构中，用户服务和内核服务分别运行在不同的地址空间中；在宏内核结构中，不管是用户服务还是内核服务事实上都是内核在统一管理，它们是运行在同一地址空间中的。
Linux的内核组件、驱动程序、网络协议栈、文件系统等等均在内核态运行。宏内核操作系统要求在内核态运行的程序代码具备极高的健壮性，否则任何一部分的错误或异常非常容易扩散到整个操作系统，引发系统奔溃等严重问题。
相对来说，微内核可以做得很小，功能单一简练，比较容易形成稳定的内核。用户服务下的大型组件即使发生异常，也不会影响其他进程的运行，同样不会导致操作系统内核奔溃。
宏内核和微内核各有千秋，没有谁比谁更好之说。Linux之类的宏内核有支持多进程隔离的优势，也就有成本高、非实时、启动时间长的缺陷。传统微内核的成本较低、实时性强、启动快，但也有不支持进程和内存隔离的局限。
RT-Thread原本是一个宏内核的操作系统，而为了补齐国内宏内核和微内核之间的技术空白，契合AIoT设备的使用场景，最终RT-Thread要研发出的是一种更小、更快、更安全、可维护性更高的操作系统。
因此RT-Thread从2019年开始创新研发了混合微内核和操作系统RT-Thread Smart。
▲RT-Thread Smart之路
混合微内核操作系统是RT-Thread团队针对目前行业中宏内核和微内核区间中高性能、高效率兼备设备的空缺，定义的一款新形态的操作系统，支持将系统服务组件或驱动按需纳入内核态中运行，以获得更佳的性能，也支持将系统的大部分系统组件及驱动移到用户态，以单独的服务进程运行，内核与服务进程之间通过消息传递完成交互。
这样，从外在看，这种操作系统兼具微内核操作系统的特性，又具备了宏内核的高性能特性，为开发者提供了更多系统性能调优方面的可能。 二、启动时间不到500毫秒
与宏内核Linux相比，RT-Thread Smart的优势在于资源占用更小、启动时间更短、实时性更强。
相对于裁剪版的Linux压缩后内核占用3.57MB来说，RT-Thread Smart压缩后内核只有217KB，而且RT-Thread Smart根文件系统及内存占用也远远低于Linux。
▲资源占用情况对比
RT-Thread创始人熊谱翔说，理论上，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，而使用RT-Thread Smart启动只需要不到500毫秒。
熊谱翔在现场针对Linux以及RT-Thread Smart的启动速度做了对比演示，从演示中我们可以明显看到，RT-Thread Smart启动速度1.7秒远快于Linux的14.4秒。
▲Linux和RT-Thread Smart启动速度对比演示
因此，RT-Thread Smart可以满足汽车、高铁制动，摄像头开启等物联网场景，实现高实时的场景应对。
此外，熊谱翔还介绍了RT-Thread Smart技术架构的优势，包括内核轻型化、用户态系统服务以及延续RT-Thread API的API风格。
▲RT-Thread Smart技术架构
尽管为了使用方便用着延续下来的RT-Thread API，RT-Thread Smart和RT-Thread相比也有更加出色的优势。除了支持带MMU的处理器，操作系统有用户态和内核态两种运行空间以外，还支持开源版RT-Thread API接口。
熊谱翔在现场正式宣布RT-Thread Smart会以开源方式推进，提供行业内工作者使用。
在用户使用方面，熊谱翔在现场展示了RT-Thread Smart完善的图形用户界面，包括支持界面拖动布局空间、多语言编程的图形用户系统，以及配有触摸屏操作形式的图形用户系统。
RT-Thread Smart在开发环境上与RT-Thread Studio的平台集成，具有一站式完成、提升工作效率等优势。
▲RT-Thread Smart开发环境
同时，ARM的全志Cortex-A、Xilinx Zynq、树莓派，龙芯的龙芯2K，64位处理器等都为RT-Thread Smart提供芯片和硬件支持。 三、强灵活性、高效率特点契合AIoT市场需求
RT-Thread COO邹诚说，AIoT市场需求潜力非常大，在安防和图像类、智慧城市和工业类、智能家居类、智能硬件类都有应用需求。
▲AIoT市场需求
未来的智能终端，有图形交互、应用分离与安全、边缘计算与端云一体化、AI与多媒体化的趋势，整个智能终端生态正在不断整合协调。
RT-Thread Smart把以往单一的RTOS（实时操作系统）内核整合成更有针对性的IoT OS，与此同时，这项新技术突破了原有的多芯多OS的传统，将各种硬件都集成到一个OS平台，这样就可以使企业和开发者方便使用。
RT-Thread Studio的生态包含睿赛德科技、服务提供商、芯片厂商、IP厂商、开发者以及商业客户。相对完备的生态提供了一站式集成的开发环境，大幅度提升了开发效率。
▲RT-Thread Studio的生态
RT-Thread Smart的应用主要集中在安防、工业、智能家居、车载等物联网实时系统应用方面。
拿安防中的IPC摄像头为例，以往使用宏内核的Linux虽然在目前的市场上仍占主流，但Linux的应用要兼容Linux系统，开发调试的便利性较差，启动速度较慢的原因使RT-Thread之类的RTOS（实时操作系统）正迅速流行。
邹诚说，相较于Linux，RT-Thread Smart几乎可以实现100%兼容，因此后续的应用移植工作量更少。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秒内，还有图像显示，更加契合IPC摄像头的现实需要。
RT-Thread系统正在逐渐凭借其强灵活性、快速启动等特性，攻占AIoT自主基础软件平台的实时系统市场。
邹诚说，RT-Thread将会以开源为本，通过企业服务、软件授权、增值硬件的模式实现商业价值。未来他们还会探索行业解决方案赋能、平台渠道分成、其他移动端的App Store的新模式，推动RT-Thread系统的商业化。 结语：从技术到生态，实现契合需求的创新
由于结合了宏内核和微内核各自更加契合AIoT平台的特征，RT-Thread Smart混合微内核拥有快速启动、强灵活性、高实时性、高安全性、无缝对接开发生态、具有丰富的BSP组件、物料成本低、对应客户需求降低开发者门槛、简便易用的特点。
RT-Thread Smart基于上述这些特点，可广泛应用在工业控制、汽车电子、航空航天、消费类电子、教学与科研等领域。
产品不仅需要性能高，还需要契合产业需求。RT-Thread Smart填补了宏内核和微内核之间需求的产品空白，未来期待国产的硬件、软件也将更加契合各行各业的使用和需求，从生态上不断完善，向前推进。
