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微内核还是宏内核——RTOS怎么选？

曾几何时，软件设计中微内核和宏内核孰优孰劣的争论非常激烈。Linux操作系统采用的就是宏内核。众所周知，这里所说的就是20世纪90年代那场著名的Tanenbaum-Torvalds之辩。无需在这里重复那场辩论的内容细节。今天的许多通用操作系统，包括Linux，都采用了宏内核设计，这已经足够说明那场争论的结论显而易见。Windows则介于两者之间。

在选择实时操作系统（RTOS）时，您确实面临着很多选项。有些商业RTOS是基于微内核设计的，而另一些则采用宏内核方法。

二者有什么区别呢？

在微内核设计中，所有的功能都被尽可能从内核中移除，而是交付给独立的操作空间，这些操作空间则通过裸内核（Bare-Bones Kernel）相互传递消息。

另一方面，在宏内核设计中，内核和操作进程共享空间，消息在进程之间直接传递，而不需要在内核之间进行。

从理论上讲，两种方法的优点可以非常简洁地概括为：

• 当需要更新时，微内核可以节省时间和成本，因为它们采用的是模块化结构，所以不需要对每个模块都进行更改。
• 另一方面，宏内核具备性能优势，因为它们具有集成特性，内核不需要开销来调解模块之间的调用。

注意，我说的这些都是理论上的优势。为什么？因为对于许多嵌入式项目来说，这些差异并不重要，不足以成为选择RTOS的决定性因素。

在某些情况下，微内核的模块化特性确实有一些优势，可以修改一个部分而不必重建（Rebuild）整个系统。然而，这种优势在现实世界中受到许多系统集成特性的限制——而且，在某些情况下，我们还受到性能要求的进一步局限。虽然开发人员可能不需要重建整个系统，但系统可能仍然需要作为一个整体来进行测试。

同样，宏内核的性能优势是非常现实的，但是较高性能的优势并不总是那么重要。如果两个系统都在定义的需求范围内运行，那么选择更快的系统虽然可能略有好处，但这种好处可能没有那么重要。而且，性能也依赖于硬件，因此速度较慢的RTOS可以通过选用高性能硬件来获得补偿。

所以性能优势就没有那么重要吗？事实上，是的！但别误会——细节决定成败!VxWorks是一种宏内核设计，经过高度优化，可以在每个硬件平台上实现最佳性能，风河就是实现这种方法的典范。不过，RTOS环境和需求变得越来越复杂，宏内核的性能优势随着工作负载的复杂性而增加。

我真正想说的是：选择RTOS的时候不要仅仅考虑它采用的是宏内核或微内核架构，而是要看它是否属于功能强大的现代RTOS，关键是要具备智能边缘功能——嵌入了云交互和机器学习能力的容器。

您可以在此处阅读更多有关RTOS走向现代化的资料：为RTOS开启现代化之门——众望所归。