为什么有些应用非VxWorks不可

 

实时操作系统（RTOS）是专用于对时间精确度敏感的操作系统。典型的情况是，这种应用需要从传感器收集数据、做出分析并对关键性设备进行控制，例如飞机、列车、手术刀。这类控制必须精准，不容许出现丝毫差错。这与通用操作系统（General Purpose Operating Systems, GPOS形成对比。

典型的通用操作系统，例如Android、Linux或者Windows，其设计目标是以复杂的调度规则来管理多种多样的处理器、GUI和外设功能，最高原则就是让系统中的各个功能部件都保持均衡运转的状态，并且通过用户界面与使用人员保持互动。值得注意的是，使用人员的反应速度如果能够快于1秒，就已经是非常难得了，而RTOS通常是要对传感器和设备进行互动，其反应速度达到毫微秒是司空见惯的。

​ 由此可见，RTOS与GPOS的应用要求截然不同，所以设计准则也就不同，前者用于进行速度极快的实时数据处理，后者用于一般的计算系统管理，而且常常涉及与人的交互，反应速度不会有太严苛的要求。

RTOS的基本特征

由于实时数据处理与设备控制的特殊要求，RTOS通常应该具备以下几个特征：

高度确定性：在一个操作系统中，确定性意味着某个动作必须保证在确定的时间做出，既不能出错，也不能太早或者太晚，必须在一个非常窄的时间范围内完成。例如，必须在某个特定的时间从某个传感器取得数据，或者必须及时控制某个部件做出某个动作。例如，用来控制一台机器的操作系统，如果它的确定性不够好，即便是可以勉强运转起来，也会出现很大的噪音或者抖动，而且很容易崩溃。

​低延迟性：在关键性和高安全性的应用中，低延迟性通常是一项必须的要求。例如，一部行进中的汽车，当其中安装的传感器探测到路上有一个障碍物，那么从获得这个探测结果的那一瞬间开始，到处理器向自动刹车控制器发出指令，两者之间的延迟是否够低，就决定着这部车能否被安全地停下来，否则就会发生一场车祸。

​多任务的同步：在计算机系统中执行多任务，这是十分常见的。每一个任务何时执行、何时挂起暂停，都是由操作系统来控制的。在RTOS之中管理着很多个传感器和控制信号，为了确保系统正常运行，必须做到任务之间的同步。同时，还必须对所有的非正常情况做出适当的响应。例如，飞机两个机翼的动作必须保持同步，否则很可能会导致空难。而GPOS中通常是各个任务各自执行，对此要求就没有那么严苛。就好比两个人同时在电商网站购物，只要不是在双十一大抢购，谁先买到都可以。

RTOS的王者——VxWorks

​在工业控制系统、医疗、军工、汽车、通信、轨道交通等领域，高确定性、低延迟性、多任务同步等特性都是必备的。如同我们常见的电脑中普遍都使用微软公司的Windows，在常见的手机里都使用谷歌公司的Android，在上述这些关键性应用中都使用风河公司的VxWorks。

为了支持有效且高确定性的操作，VxWorks允许开发者对OS底层进行访问，这是一项非常关键的能力。这样，开发者就可以定义调度优先级、任务延迟时间、内存分配以及其他参数，以便满足应用对于特定场景的需求。而GPOS是不会允许开发者拥有这种权限的。

​一种工具，一项技术，能不能安心地使用？要解答这个疑惑，有两种好方法：

第一，看它经历了多少考验。VxWorks做为嵌入式设备与系统领先的RTOS已经超过30年了，目前全世界有超过20亿部的设备都以它为基础运行着。经过多年积累，VxWorks的功能已经十分丰富，支持着无数企业继续部署着创新产品，同时帮助他们降低成本，加快产品升级速度。

第二，看它是否容易获得认证。VxWorks 653和VxWorks Cert Platforms已经在应用中获得验证，不仅可以满足最具挑战性的安全性要求，而且可以帮助企业用户以最便捷、高效的方式获得最严苛的安全性认证要求，包括EN 50128、IEC 61508、RTCA DO-178C、EUROCAE ED-12C等行业标准，覆盖了航空、国防、工业自动化、交通等许多行业。

​为了适应迅速蔓延的物联网需求，风河公司不断创新，让VxWorks具备新的能力，例如优异的虚拟化、确有保证的安全性、高度的可扩展性、丰富的互联性以及图形支持能力。同时，业界领先的硬件厂商大多数都已加入风河公司的合作伙伴生态系统，支持各种处理器的VxWorks BSP（板级支持包）在市场上已经十分普及。

​回顾历史，以VxWorks 653为例，它已经被用于80多个型号的民用和军用航空器之中，涉及到200多家企业的400多个工程项目，其中就包括我们都熟悉的波音787梦幻客机，空客A400M以及Northrop Grumman的UH-60V 黑鹰直升机。展望未来，VxWorks旨在成为物联网时代的操作系统。