智東西（公眾號：zhidxcom）編 | 信儀
智東西9月1日消息，今天下午，睿賽德科技（RT-Thread）推出了最新的RT-Thread Smart微內核物聯網作業系統。RT-Thread的混合微內核架構RT-Thread Smart主要面向帶MMU（內存管理單元）的中高端處理器，為物聯網等領域提供作業系統基礎軟體平臺。
睿賽德科技（RT-Thread）2006年成立於上海，主要業務是負責開發、維護和運營一款實時作業系統RT-Thread。這家公司在2017~2019年間快節奏完成了天使輪、A輪、B輪三輪融資，共獲得上億元投資。
目前睿賽德科技的RT-Thread覆蓋的開發者人數已超10萬，有超過80家的晶片廠商為RT-Thread系統提供支持。
隨著嵌入式微處理器性能的不斷提高，嵌入式系統軟體開發複雜度也不斷增加，嵌入式作業系統越來越多被應用於軟體開發。然而在國內，嵌入式作業系統在很長一段時間內均是被國外嵌入式作業系統如uCOS、FreeRTOS、嵌入式Linux、VxWorks、QNX所把持。
隨著中國物聯網產業迅猛發展，這個局面才開始被打破。中國工程院院士鄭緯民說：「目前國家對物聯網、人工智慧方面的政策支持力度很大，新基建中有很多關於人工智慧方面的政策。在複雜的國際形勢下，自主晶片的研發以及生態的開發非常緊迫和必要，因此相關廠商需要專注創新開發，提供自主、安全、穩定、可靠的技術支持。」
一、宏、微內核優勢集成
當前用於MCU（微控制單元）上的嵌入式作業系統主要有μC/OS、FreeRTOS和RT-Thread，在帶MMU的微處理器上，以Linux、Vxworks、QNX為主，國外嵌入式作業系統幾乎處於壟斷地位，國產RT-Thread、AliOS Things 、djyos等嵌入式作業系統鮮少有人知曉。
國內的安防、網關、高端處理器對於嵌入式作業系統的需求越來越大，而且代碼量隨著版本的升級越來越大，如何維護好設備是一個很大的問題。
以往在這一行業中佔據使用主導地位的是一種宏內核作業系統——Linux的嵌入式微處理器。
內核是作業系統的核心部分，它管理著系統的各種資源。目前從內核架構來劃分，可分為微內核(Micro Kernel)和宏內核(Monolithic Kernel)，在微內核結構中，用戶服務和內核服務分別運行在不同的地址空間中；在宏內核結構中，不管是用戶服務還是內核服務事實上都是內核在統一管理，它們是運行在同一地址空間中的。
Linux的內核組件、驅動程序、網絡協議棧、文件系統等等均在內核態運行。宏內核作業系統要求在內核態運行的程序代碼具備極高的健壯性，否則任何一部分的錯誤或異常非常容易擴散到整個作業系統，引發系統奔潰等嚴重問題。
相對來說，微內核可以做得很小，功能單一簡練，比較容易形成穩定的內核。用戶服務下的大型組件即使發生異常，也不會影響其他進程的運行，同樣不會導致作業系統內核奔潰。
宏內核和微內核各有千秋，沒有誰比誰更好之說。Linux之類的宏內核有支持多進程隔離的優勢，也就有成本高、非實時、啟動時間長的缺陷。傳統微內核的成本較低、實時性強、啟動快，但也有不支持進程和內存隔離的局限。
RT-Thread原本是一個宏內核的作業系統，而為了補齊國內宏內核和微內核之間的技術空白，契合AIoT設備的使用場景，最終RT-Thread要研發出的是一種更小、更快、更安全、可維護性更高的作業系統。
因此RT-Thread從2019年開始創新研發了混合微內核和作業系統RT-Thread Smart。
混合微內核作業系統是RT-Thread團隊針對目前行業中宏內核和微內核區間中高性能、高效率兼備設備的空缺，定義的一款新形態的作業系統，支持將系統服務組件或驅動按需納入內核態中運行，以獲得更佳的性能，也支持將系統的大部分系統組件及驅動移到用戶態，以單獨的服務進程運行，內核與服務進程之間通過消息傳遞完成交互。
這樣，從外在看，這種作業系統兼具微內核作業系統的特性，又具備了宏內核的高性能特性，為開發者提供了更多系統性能調優方面的可能。
二、啟動時間不到500毫秒
與宏內核Linux相比，RT-Thread Smart的優勢在於資源佔用更小、啟動時間更短、實時性更強。
相對於裁剪版的Linux壓縮後內核佔用3.57MB來說，RT-Thread Smart壓縮後內核只有217KB，而且RT-Thread Smart根文件系統及內存佔用也遠遠低於Linux。
RT-Thread創始人熊譜翔說，理論上，使用宏內核的方式將「RT-Thread+文件系統+網絡協議棧+多媒體」的啟動時間需要3~5秒，而使用RT-Thread Smart啟動只需要不到500毫秒。
熊譜翔在現場針對Linux以及RT-Thread Smart的啟動速度做了對比演示，從演示中我們可以明顯看到，RT-Thread Smart啟動速度1.7秒遠快於Linux的14.4秒。
▲Linux和RT-ThreadSmart啟動速度對比演示
因此，RT-Thread Smart可以滿足汽車、高鐵製動，攝像頭開啟等物聯網場景，實現高實時的場景應對。
此外，熊譜翔還介紹了RT-Thread Smart技術架構的優勢，包括內核輕型化、用戶態系統服務以及延續RT-Thread API的API風格。
▲RT-ThreadSmart技術架構
儘管為了使用方便用著延續下來的RT-Thread API，RT-Thread Smart和RT-Thread相比也有更加出色的優勢。除了支持帶MMU的處理器，作業系統有用戶態和內核態兩種運行空間以外，還支持開源版RT-Thread API接口。
熊譜翔在現場正式宣布RT-Thread Smart會以開源方式推進，提供行業內工作者使用。
在用戶使用方面，熊譜翔在現場展示了RT-Thread Smart完善的圖形用戶界面，包括支持界面拖動布局空間、多語言編程的圖形用戶系統，以及配有觸控螢幕操作形式的圖形用戶系統。
RT-Thread Smart在開發環境上與RT-Thread Studio的平臺集成，具有一站式完成、提升工作效率等優勢。
▲RT-ThreadSmart開發環境
同時，ARM的全志Cortex-A、Xilinx Zynq、樹莓派，龍芯的龍芯2K，64位處理器等都為RT-Thread Smart提供晶片和硬體支持。
三、強靈活性、高效率特點契合AIoT市場需求
RT-Thread COO鄒誠說，AIoT市場需求潛力非常大，在安防和圖像類、智慧城市和工業類、智能家居類、智能硬體類都有應用需求。
未來的智能終端，有圖形交互、應用分離與安全、邊緣計算與端雲一體化、AI與多媒體化的趨勢，整個智能終端生態正在不斷整合協調。
RT-Thread Smart把以往單一的RTOS（實時作業系統）內核整合成更有針對性的IoT OS，與此同時，這項新技術突破了原有的多芯多OS的傳統，將各種硬體都集成到一個OS平臺，這樣就可以使企業和開發者方便使用。
RT-Thread Studio的生態包含睿賽德科技、服務提供商、晶片廠商、IP廠商、開發者以及商業客戶。相對完備的生態提供了一站式集成的開發環境，大幅度提升了開發效率。
▲RT-ThreadStudio的生態
RT-Thread Smart的應用主要集中在安防、工業、智能家居、車載等物聯網實時系統應用方面。
拿安防中的IPC攝像頭為例，以往使用宏內核的Linux雖然在目前的市場上仍佔主流，但Linux的應用要兼容Linux系統，開發調試的便利性較差，啟動速度較慢的原因使RT-Thread之類的RTOS（實時作業系統）正迅速流行。
鄒誠說，相較於Linux，RT-Thread Smart幾乎可以實現100%兼容，因此後續的應用移植工作量更少。並且RT-Thread Smart應用開發調試便利性大幅提升，而且啟動時間也可以控制在300毫秒內，還有圖像顯示，更加契合IPC攝像頭的現實需要。
RT-Thread系統正在逐漸憑藉其強靈活性、快速啟動等特性，攻佔AIoT自主基礎軟體平臺的實時系統市場。
鄒誠說，RT-Thread將會以開源為本，通過企業服務、軟體授權、增值硬體的模式實現商業價值。未來他們還會探索行業解決方案賦能、平臺渠道分成、其他移動端的App Store的新模式，推動RT-Thread系統的商業化。
結語：從技術到生態，實現契合需求的創新
由於結合了宏內核和微內核各自更加契合AIoT平臺的特徵，RT-Thread Smart混合微內核擁有快速啟動、強靈活性、高實時性、高安全性、無縫對接開發生態、具有豐富的BSP組件、物料成本低、對應客戶需求降低開發者門檻、簡便易用的特點。
RT-Thread Smart基於上述這些特點，可廣泛應用在工業控制、汽車電子、航空航天、消費類電子、教學與科研等領域。
產品不僅需要性能高，還需要契合產業需求。RT-Thread Smart填補了宏內核和微內核之間需求的產品空白，未來期待國產的硬體、軟體也將更加契合各行各業的使用和需求，從生態上不斷完善，向前推進。