使用的时候需要（【经验分享】使用了6年的实时操作系统，是时候梳理一下它的知识点了 | 文末赠书4本）
使用了6年的实时操作系统 ，是时候梳理一下它的知识点了
摘要：
本文简单介绍了博主学习操作系统的心路历程 ，同时还给大家总结了一下当下流行的几种实时操作系统 ，以及在工程中OSAL应该如何设计 。希望对大家有所启发和帮助 。
1 写在前面
操作系统一直伴随着我的工作 ，早些年我刚出来的工作的时候 ，那时候用的是芯片平台是 飞思卡尔的MC9S12DG128 ，然后跑的是uCOS-II 的实时操作系统 。
由于在大学期间没有上过操作系统相关的专业课程 ，说来也惭愧 ，在学校都是51单片机编程 ，顶多用了一下AVR单片机（16位） ，那时候想用STM32之类的高级单片机简直就是一种奢侈 。印象很深刻的是 ，大三的时候出去实习 ，公司那边用的还都是8位单片机那种 ，主要是产品逻辑简单 、硬件成本要求低 。
受困于单片机平台的低端 ，自然没有想过要给它上操作系统 ，直到大四毕业找工作的时候 ，才发现原来自己学校做的那些课程实验 、那些所谓的“业余比赛 ” ，压根不够看 ，面试官直接忽略不计 。
就这么大四第一学期的9月10月基本就是在这样的面试鄙视的尴尬场面中度过 ，也正是那个时候 ，我觉得我TM是不是应该整点操作系统这种高卡东西 ，不然面试老是面不上啊！
经过一番打听 ，得知嵌入式Linux操作系统在我们这一行还是很吃香的 ，于是我第一时间在学校的BBS上（对 ，当时学校的BBS还是有点流行）发了一个帖子 ，说征集学一起学习嵌入式Linux的童鞋 ，可以现学现卖 ，参加当年的挑战杯项目 。
由于在学校也没啥影响力 ，这个帖子很快就沉下去了 ，连个泡泡都没有 ，自然也没找到合适的人一起学习嵌入式Linux 。
苦于无奈执行 ，我只能寄希望于我的毕设 ，由于学院几个毕设的指导老师都没有嵌入式Linux相关的课题 ，于是我厚着脸皮去找我们的系主任 ，说我们想搞一个嵌入式Linux相关的毕业题目 ，能不能请老师通融下 ，给我们一次自拟定毕业题目的机会 。好在系主任爽快地答应了 ，只是说选好了课题就要真真正正地去学 ，还是糊弄我们混个毕设 。
这段对话其实还是蛮打动我的 ，自然我也没有辜负他的期望 ，还是把嵌入式Linux相关的基础知识学习了一遍 。可能是幸运的降临 ，就在第一学期的12月份 ，我有幸收到了第一份OFFER ，来自一个电力软件行业的大厂 ，给出的薪资在当时同行来说还是比较高的 。当然对比现在看到的动则年薪20W-30W起 ，我那比不上了 ，但总算是上岸了 。
我还是很感谢那段时间努力学习的自己 ，到底还是现学现卖的操作系统知识帮了我一把 ，让我也成为同届同学中 ，令人羡慕的那一批人 。
对了 ，如果我没记错的话 ，当时我的毕设题目大概应该是：《基于S3C2410的MP3播放器》 ，当时是在ARM9上面跑的嵌入式Linux操作系统 。
2 操作系统的定义
上面回忆当初在毕业前夕学习操作系统的一些故事 ，下面这一章节给大家稍微总结一些操作系统的基本定义和概念 。
2.1 什么是操作系统？
操作系统(Operation System, OS) 是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源 ，并合理的组织和调度计算机的工作和资源的分配 ，以提供给用户和其它软件方便的接口和环境 ，它是计算机系统中最基本的系统软件 。
它的计算机体系中的位置如下面这种图所示：
从上图可以看出 ，层次越往下 ，就越靠近硬件 ，而操作系统正是在应用软件与计算机硬件之间的一个重要桥梁 ，也正是因为有了操作系统这一层次的存在 ，才有了上层各式各样的应用软件 ，也直接方便了顶层计算机用户的操作 ，提升了用户体验 。
2.2 什么是实时操作系统？
实时操作系统（Real-time operating system, RTOS） ，又称即时操作系统 ，它会按照排序运行 、管理系统资源 ，并为开发应用程序提供一致的基础 。
实时操作系统与一般的操作系统相比 ，最大的特色就是 “实时性 ” ，如果有一个任务需要执行 ，实时操作系统会马上（在较短时间内）执行该任务 ，不会有较长的延时 。这种特性保证了各个任务的及时执行 。
有关实时性的定义 ，可以参加维基百科的说法：
实时运算（Real-time computing）是计算机科学中对受到“实时约束 ”的计算机硬件和计算机软件系统的研究 ，实时约束像是从事件发生到系统回应之间的最长时间限制 。实时程序必须保证在严格的时间限制内响应 。
往往我们评估一个实时操作系统是否足够优秀 ，除了一些接口设计的人性化之外 ，其中一个很重要的特性就是评估其 实时性 。毕竟在嵌入式开发领域 ，某些项目场景下 ，实时性可是整个系统的命脉 ，一旦出现 非实时 的缺陷 ，可能问题就是致命的 。
3 常见常用的主流实时操作系统对比
根据上面的大类说法 ，我们可以知道嵌入式操作系统并不一定都是实时操作系统 ，比如嵌入式Linux系统 ，它严格意义上就不是一个实时操作系统 。但不得不承认 ，大部分的嵌入式操作系统都是实时操作系统 。比如 ，我前文提及的 uCOS-II 操作系统 。
本章节 ，我想给大家对主流的实时操作系统做个对比 ，以便于后续大家做操作系统选型参考：
里面罗列总结的 ，不一定都对 ，仅供参考 ，有疑问欢迎讨论 。
4 工程中的实时操作系统
本章节 ，我会从工程实践的角度 ，总结一下实时操作系统的几个核心模块 。
这两年我自己一直在做嵌入式系统架构设计这块 ，我们有个核心需求就是 ，要求我们的代码在各个硬件平台 ，无论它跑什么嵌入式操作系统 ，我们上层的应用代码都必须无缝衔接 。
为了满足这样的需求 ，我们的软件架构设计中 ，独立设计了一层叫 OSAL（Operation System Abstract Layer） ，这一层它要解决的问题就是隔离具体的操作系统 ，对上提供统一的操作系统接口 。
它的逻辑架构架构图如下所示：
下面针对这个OSAL层 ，简单介绍一下我们的设计：
其实要想把底层各式各样的操作系统隔离隔离开 ，那么我们必须识别出 ，一般的操作系统都提供哪些系统能力 ，在这里我直接把我的答案写上来 ，欢迎大家补充 。
操作系统的几个核心能力包括：
多任务（多线程）：这是属于任务管理的范畴 ，任何一个操作系统都必须提供类似的能力； 内存管理：严格来说 ，这不是操作系统的专有模块 ，因为很多不上操作系统的工程也能看到类似的内存管理模块；但一般带操作系统的工程 ，都有类似的内存管理模块； 互斥锁：这个基本是操作系统的必备能力 ，用于对一些临界区资源的操作保护； 信号量：这个也是操作系统的必备能力 ，用于应对一些 逻辑同步 的应用场景； 消息队列：这个基本也是操作系统的标配 ，用于解决不同线程 、任务直接的消息通讯问题； 事件组：这个可能不是每个操作系统都有 ，它的作用有点类似于消息队列 ，但是它的实现比消息队列更轻量；用于实现多个事件同步； 定时器：这个也基本是操作系统的必选能力 ，用于提供给用户一些软件定时器的操作；识别出了以上几个核心模块之后 ，剩下的就是接口抽象设计了 ，我想这一块应该难不倒大家了 。有兴趣的可以一起多交流交流 。
5 友情推荐
通过上面的介绍 ，大家对操作系统应该有一定的认识了 ，但我想 ，仅仅了解这些是远远不够的 。
操作系统是一块很庞大的知识体系 ，建议大家系统地去学习一遍 。
在这里我给大家推荐一本行业顶级的操作系统相关的工具书 ，它就是 《操作系统：原理与实现》：
本书的详细介绍 ，可以参加我的 社区文章
6 文末福利
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