實時操作系統到Linux系統的移植

　　Linux作為一個unix兼容的操作系統代表著一個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，他們不能夠覆蓋內核代碼或數據。既然進程不能夠相互看到，他們就不能夠相互破壞數據或代碼

　　API和實時庫

　　在開源標準以前，RTOS的制作者定義了他們自己的系統調用或API，這對于每個RTOS的制作者來說都是獨一無二的。接口函數是為流行的編程語言而提供的，諸如c、c++，這使得API函數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規范的一部分和嵌入式應用程序相關，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的接口。

　　開發人員使用標準的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以及允許以后同樣的代碼在這樣的一個環境下比使用私有的API更加容易移植。

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

　　如果開發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的開源系統中、政府和軍事舞臺。然而POSIX對于傳統的嵌入式實時系統幾乎沒有影響。POSIX標準家族起源于美國國家標準與技術研究所，現在有被歸入IEEE、IEEE1003和其他標準的預兆。在過去的十年中，POSIX經歷了多次的修訂，最近的一次是在2000年。

　　兼容性和一致性是兩個關于POSIX的重要觀點。兼容性意味著一個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，意味著一個操作系統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的開發人員對于Linux他們也能夠很快的掌握。

　　c語言庫

　　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過裁減了的庫。

　　RTOS接口層

　　RTOS的核心是對于進程間通訊調用的使用，這種調用提供了在任務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用接口。

　　對于Xenomai開源項目，這樣的一個仿真技術是適用的。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規范的擴展。

　　POSIX外殼已經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

　　特殊線程數據

　　消息隊列

　　定時器支持

　　共享內存

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

　　實時內核的API允許內核和用戶空間的編程。開發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核空間運行應用程序更為容易。在用戶空間編程帶來了內存保護和在這個環境中調試實時應用程序的GNU調試器的支持。