實時操作系統(tǒng)到Linux系統(tǒng)的移植

　　Linux作為一個unix兼容的操作系統(tǒng)代表著一個更加強大的應用和系統(tǒng)編程模型。應用程序執(zhí)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的，并且它們通過硬件的MMU來預防覆蓋掉他們自己的代碼，MMU出現(xiàn)在多數(shù)現(xiàn)代化的32位64位的處理器中。

　　當他們共享Linux內(nèi)核的虛擬地址空間時，他們不能夠覆蓋內(nèi)核代碼或數(shù)據(jù)。既然進程不能夠相互看到，他們就不能夠相互破壞數(shù)據(jù)或代碼

　　API和實時庫

　　在開源標準以前，RTOS的制作者定義了他們自己的系統(tǒng)調(diào)用或API，這對于每個RTOS的制作者來說都是獨一無二的。接口函數(shù)是為流行的編程語言而提供的，諸如c、c++，這使得API函數(shù)對于使用高級語言的程序員是合適的。

　　在過去的十年中，盡管只有POSIX規(guī)范的一部分和嵌入式應用程序相關(guān)，大多數(shù)的RTOS制作者還是給標準的POSIX提供了兼容庫。很多客戶使用他們自己的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私有的特殊版權(quán)的接口。

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

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

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

　　POSIX

　　POSIX流行在基于UNIX的開源系統(tǒng)中、政府和軍事舞臺。然而POSIX對于傳統(tǒng)的嵌入式實時系統(tǒng)幾乎沒有影響。POSIX標準家族起源于美國國家標準與技術(shù)研究所，現(xiàn)在有被歸入IEEE、IEEE1003和其他標準的預兆。在過去的十年中，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關(guān)于POSIX的重要觀點。兼容性意味著一個特定的操作系統(tǒng)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(zhí)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，意味著一個操作系統(tǒng)服從于過去的已證明測試。

　　SVR4,BSD和其他UNIX的API

　　事實上SVR4和UNIX的BSD版本是流行的系統(tǒng)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(舉個例子，對于共享內(nèi)存、隊列、信號量、BSD套接口和TCP/IP堆的Linux的ipc系統(tǒng)調(diào)用)。

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

　　c語言庫

　　在嵌入式設(shè)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(zhí)行函數(shù)或者是作為系統(tǒng)調(diào)用的包裝。Linux有熟悉的libc/glibc，盡管尺寸很大，但易于理解。

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

　　RTOS接口層

　　RTOS的核心是對于進程間通訊調(diào)用的使用，這種調(diào)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進程間通訊調(diào)用和同等的Linux調(diào)用之間的映射總結(jié)。

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

　　對于Xenomai開源項目，這樣的一個仿真技術(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，像很多開源項目，Xenomai和它的外殼是正在進行的工作，他們可能還沒有完成或者還要進行修改。不過，它代表了一個在移植過程中潛在的高價值的出發(fā)點。

　　舉個例子，POSIX模塊主要是用來提供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(guī)范的擴展。

　　POSIX外殼已經(jīng)包含了以下這些基本的特色：

　　線程

　　互斥量

　　信號量

　　條件變量

　　實時信號的支持

　　放棄和放棄處理

　　特殊線程數(shù)據(jù)

　　消息隊列

　　定時器支持

　　共享內(nèi)存

　　POSIX外殼創(chuàng)建實時線程，他們或是運行在Linux內(nèi)核模塊或者在用戶空間的周期應用程序中。

　　實時內(nèi)核的API允許內(nèi)核和用戶空間的編程。開發(fā)人員通常更喜歡在用戶空間編程，因為他們之間的延遲小，特別是在硬件上，MMU的切換開銷很小。目前為止在用戶空間編程比直接從內(nèi)核空間運行應用程序更為容易。在用戶空間編程帶來了內(nèi)存保護和在這個環(huán)境中調(diào)試實時應用程序的GNU調(diào)試器的支持。