Table of Contents

مقدمة إلى نظم التشغيل في الوقت الحقيقي من أجل الأجهزة المدمجة

إن النظم المتطورة تشكل العمود الفقري للتكنولوجيا الحديثة، والمنطق الذي يُدار بهدوء في كل شيء من المراقبين الطبيين ومراقبي السيارات إلى مراكز منزلية ذكية ومتتبعات لللياقة الوبائية، وفي قلب العديد من هذه النظم، يوجد نظام تشغيلي متكرر يوفر جدولا محددا، واتصالا بين الأطراف، وأجهزة قياسية، ويؤثر على سرعة الاستهلاك.

فريتروس: فرقة العمل المعنية بالوزن الخفيف

Origins and Philosophy

وقد بدأ نظام " فريتروس " في عام 2003 كجهاز صغير، يُعنى بأجهزة الفرز المصغرة، ويُصمم خصيصاً للمراقبين المصغرين، ويُعدّ مبتكره ريتشارد باري، الذي يعطي الأولوية إلى الحد الأدنى من البصمة وسهولة التنقل، وفي عام 2017، اكتسبت خدمات شبكة " أمازون " (P FreeRTroll)، وأعادت تشغيلها كفيلت مع إدماج وحدات إيو تي إيو تي إيو، إضافة مكتبات، إضافة إلى المكتبات، إضافة إلى المكتبات، إضافة إلى المكتبات السحابية.

رسوم الكرنل الأساسية

ويعرض نظام " فريتروس " سياسات وقائية وتعاونية وهجينة لتحديد مواعيدها، وتُعرَّف المهام بأنها خيوط مستقلة ذات أولوية خاصة بها، ويضمن الجدول الزمني أن تكون المهام المهيأة ذات الأولوية العليا، مع تخصيص الوقت لمهام متساوية في الأولوية، كما أن الاتصالات بين السلاسل والمواظبة تتم من خلال الشوائب والندوب (البرنامج الحاسوبي، والعد، والمزغ).

وتوزع هذه المجموعة من ملفات المصادر التي تجمعونها مباشرة في تطبيقكم، ولا يوجد نظام بناء أو طبقة تشكيلية معقدة تشمل مصدر الكينول، وتحدد معايير الاختراق في ]، وتبدأ مهام الكتابة، وهذا النهج الأدنى هو القوة والضعف على حد سواء: فهو يعطي المطورين السيطرة الكاملة على أنفسهم، ولكنه يتركهم لإدارة إدماج السائقين، والبرمجيات المتوسطة، والشبكات اليدوية.

دعم وموانئ المعدات

ويدعم نظام فريتوس مجموعة هائلة من هياكل وحدة التنسيق المتعددة الأطراف: إدارة الموارد البشرية/الإدارة العامة، والبعثة الاستشارية لشؤون الإدارة والميزانية، ومركز البحوث والتدريب، وبرنامج العمل المشترك 430، ومعهد البحوث والتدريب المهني، وشركة Xtensa (Espressif ESP32)، والعدد الأكبر من ذلك، ويشمل تحميل الكينل الرسمي مشاريع خفض الانبعاثات المحظورة لمئات مجالس التنمية، ويستلزم الانتقال إلى هيكل جديد تنفيذ ثلاث وظائف أولية فقط في مجال التبديل

النظام الإيكولوجي والاستخدام التجاري

وتملك مؤسسة " فريتوس " أكبر مجموعة من المطورين في أي من دوائر الارتداد المدمجة، ويقصد تاريخها الطويل دروساً وكتباً ومكتبات ذات دوافع مجتمعية، وتوفر مجموعة من المكتبات الحاسوبية لشبكة إيوت (MQTT)، والظلال التي توفرها الأجهزة، وتوفير الأسطول) تدمج بلاسك مع نظام فريتوس، وتجعلها مشهورة بالنسبة للمنتجات ذات الصلة بالسحاب.

زيفير: Scalable, Modular RTOS

التصميم الحديث للأجهزة المُصَلَّقة

وقد ولد زيفير في عام 2016 كمشروع تعاوني في إطار مؤسسة لينكس، استنادا إلى نظام الكنيل الصخري السابق، ويهدف تصميمه إلى إنشاء نظام RTOS يناسب حقبة إيوت: نظام موحّد للغاية، ووعي أمني، وقادرة على التوسع من أجهزة الاستشعار الصغيرة إلى نظم متعددة الأهميات أكثر تعقيدا، وليس زيفير مجرد جهاز تشغيلي، وهو نظام تشغيلي كامل يعمل به محركات مبنية، ومحركات.

نظام البناء والتجميع

ويستخدم زيفير نظاماً عصرياً لبناء مركب الكريك مع نظام كيريبغ لتكوينه في وقت تجميعي، وهذا النهج، الذي استعير من قناة لينوكس، يسمح للمطورين بتمكين أو بتفكيك الملامح على مستوى التشكيل، ويسحبون تلقائياً ملفات المصادر اللازمة فحسب، وهذه النتيجة هي ثنائي متفاوت للغاية يشمل تماماً ما يحتاج إليه الطلب، ويتجنبون لوحات الرمز التي يمكن أن تحدث عند استخدام مجهزة مجهزة متوسطة مجهزة.

دعم الشبكات والبروتوكولات في إطار الشبكة

ومن بين الملامح التي يبديها زيفير نظامه الفرعي للتواصل المحلي، وهو يدعم مجموعات متعددة من مجموعات الشبكة (IPv4, IPv6, 6LoWPAN) وبروتوكولات النقل المتعددة (TCP, UDP, TLS/DTLS) ومجموعة واسعة من بروتوكولات الاتصال القائمة على تطبيقات شبكة الإنترنت (MQTT, CoAP, HTTP, LwM2M, and more).

الأمن عن طريق التصميم

وقد صمم زيفير مع توفير الأمن كشرط من الدرجة الأولى، وهو يشمل الدعم الاختياري للبيئة المؤيدة للتنفيذ، والأحذية الآمنة عن طريق ميغاواط، والمكتبات البكتريوغرافية (Mbed TLS، TinyCrypt)، ونموذجاً لمراقبة الدخول على أساس الأذن بالنسبة للأجسام الكينية، ويتيح نظام البناء لك إمكانية توفير الحماية من التدفق، وحماية الذاكرة باستخدام نظام الرصد الآلي (MU) في برامج العمل.

جهاز توجيه جهاز

وينفذ زيفير نظاماً ثابتاً لتحديد هوية السائق عبر جميع منابر الأجهزة، وينفذ كل سائق وصلة وصلية موحدة (مثلاً، GPIO، SPI، I2C، المراقبة، الدبوس) ويكتشف من خلال الجهاز، وهي لغة وصفية للمعدات تفصل بين المهام المحددة على اللوحات وبين منطق السائق، مما يجعل الرمز قابلاً للتداول عبر عدة لوحات غير مستعملة يدوياً.

مقارنة بين الرئيس والرئيس

Scheduling and Real-Time Behavior

أما نظام " فريتروس " و " زيفير " فيعرضان جدولا زمنيا وقائيا يستند إلى الأولوية، ويستخدم نظام " فريتروس " (PRETOS) كصفة ذات أولوية بسيطة، دون أن يقطع الزمن (المعوق) ويستخدم نظاما متعددا زمنيا أكثر تطورا يدعم سياسات متعددة في تحديد مواعيدها: (مثل نظام " فريدو " )، كما يوفر نظاما زمنيا مقسما للاختبارا، ويضعا، ويضعا في وقتا، ويضعا في وقتا في وقته النهائي.

الخط النهائي في زيفير

ويمكن تمديد سياسة تحديد مواعيد زفير الاستباقية مع تحديد موعد نهائي زمني باستخدام آلية وحدود زمنية ، وبالنسبة لثوابت المراقبة في الوقت الحقيقي الصعب (مثل مراقبة السيارات في 10 كيلوهرتز)، كثيرا ما يؤدي الحد الأدنى من النفقات العامة في فريتروس إلى تأخيرات أفضل قليلا، في حين قد لا تكون السمات الإضافية في زيفير غير ضرورية لهذه المهام المقيدة.

طبعة الذاكرة واستخدام الموارد

إن نظام " فريتروس " هو أسطورة لبصمة القدم الصغيرة، إذ أن تشكيلة الكسندر الدنيا يمكن أن تستخدم ما لا يقل عن ٦ كيلو متر مربع من خامات RAM و ٤ كيلو بي بي من الوميض، بما في ذلك أكوام المهام وخطوط الجداول الزمنية، و أصغر بنائط العجلات الجامدة )الثامنة( )العالم الذي لا يوجد فيه أي سوابق، ولا توجد شبكة لا تحمل على الإطلاق( تبدأ في حوالي ٨ - ٢ - ٢ - ٢ - ٣

المحاولات المتعلقة بالممارسة والدعم المقدم من المجلس

وتُقدم هذه الشبكة الحد الأدنى من أجهزة الاستنشاق - المتخلفين يجب أن يعتمدوا على طبقة ردع معدات موردي المعدات التابعة لوحدة مراقبة السلع والخدمات، أو أن يكتبوا سائقين منخفضي المستوى أنفسهم، كما أن سفناً مزودة بمجموعة واسعة من أدوات دعم اللوحات تشمل تعاريف ومحركات للعديد من مجالس التنمية الشعبية (وجهازاً موحَّداً من أجهزة النظام الآلي للبيانات الجمركية (V-FT) (N) (S-Fe-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-S) قد تحسنت-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-) مما يجعل نظاماستخدام-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-

بروتوكولات الربط الشبكي والتبادل

Exfr. APB))(

المعالم الأمنية مقارنة

إن الوضع الأمني لزفير أقوى على نطاق واسع، وتشمل السمات الرئيسية ما يلي:

  • Secure Boot] with MCUboot — validated chain of trust from ROM to application.
  • Memory protection] using MPU (on Cortex-M23/M33/M85) and MMU (on Cortex-A).
  • Kernel object permission control] - يمكن أن يكون للمهام الفردية حقوق مختلفة في الوصول إلى المواسير، والأسئلة، وما إلى ذلك.
  • Cryptographic acceleration] through PSA Cryptography API (Arm’s Platform Security Architecture).
  • Entropy and random number generation] via dedicated drivers and equipment TRNG.

ويمكن أن تحقق هيئة الإذاعة الحرة مستويات أمنية مماثلة بإضافة مكتبات مدافع عن الأجهزة النسائية، ومكتبات PKCS#11، و MCUboot، على حدة، ولكن هذا يتطلب تكاملا يدويا وتشكيلا دقيقا.

تدفق العمل الإنمائي والتطوير

FreeRTOS: Quick Start for Simple Projects

ويبدأ العمل بنظام فريتروس مباشرة: تحميل مصدر الكينل، وإنشاء ملف ، وتجميعه، ويستخدم العديد من البائعين في إدارة التجارة الدولية (STM32CubeIDE، و MCUXpresso، و IAR، و Keil) سواحل مشاريع تولد مشروع " فريتروس " في دقائق، وينتهي من إجراء عمليات التعبئة باستخدام أدوات موحدة لبناء القدرات/العمليات المتعددة الأبعاد.

موكب تعلم المُستقطع، إنضباط أكبر

(زفير) يفرض تدفقاً أكثر تنظيماً للعمل الإنمائي، ويجب أن تُركّز على نظام زيفير (الدجاج، وملفات بيتون، وأداة مبنية غرباً) وتستخدم جميع المشاريع حيز عمل يديره ، ويُوجّه مصدر زيفير وأي وحدات خارجية، ويُجرى التخدير عن طريق ملفات أجهزة الدمج (القائمة على تعريفات)

الاختبار والتكامل المستمر

ويشتمل زيفير على إطار اختباري مبني (]) ويدعم اختبار المعدات في الموقع عبر مركز تويتر ودوكر.

التراخيص والآثار التجارية

وتصدر تراخيص رخصتين لمؤسسة " فريتوس " ، وهي: النفق نفسه خاضع لرخصة معهد الدراسات المتقدمة، في حين تخضع مكتبات " أوت " " لرخصة " الأمازون " ، وهذا الترخيص التساهلي يسمح باستخدام الملكية دون التزامات من مصادر مفتوحة، ويستخدم زيفير رخصة " آباشي ٢ " ، التي هي أيضاً صديقة للأعمال التجارية، ولكنها تتضمن شرطاً لمنحة براءات الرخصة، ويحتوي على ترخيص " .

ولا يوجد قفل لأي من المنبرين، ولكن النظام الإيكولوجي النموذجي في زيفير يشجع على تقاسم السائقين والبرمجيات المتوسطة عبر الشركات - على نحو يصف طريقة عمل شركة لينوكس كينيل، مما يمكن أن يقلل من تكاليف بناء منتجات معقدة تعتمد على مكونات قائمة على المجتمع المحلي.

حالات الاستخدام: متى تختار فريتروس ضد زيفير

فريتروس أفضل عندما:

  • تحتاج إلى حد أدنى من الكينيل لجهاز إم سي يو ذو موارد عالية (مثلاً، 8 و6 و6 واطيح مع أقل من 32 كيلو بي بي وومض).
  • ويستخدم المشروع مجموعة واحدة من مجموعات الربط الشبكي (مثلا، فقط شبكة وي-فاي أو مكتبة فقط من المكتبات المقدمة من البائعين).
  • فريقك لديه معرفة عميقة مع فريتروس وقواعد الشفرة القائمة.
  • تحتاج إلى الحد الأقصى من المحددات وأقل قدر ممكن من التقاطع للسيطرة على الوقت الحقيقي الصعب.
  • المنتج هو مجرد جهاز استشعار أو مُحاضر لا يُشترط تحديثه على الهواء.

أفضل وقت

  • جهازك يتطلب خيارات متعددة للتواصل (الكلاب + الواي فاي + الخلايا + Ethernet).
  • تحتاج إلى حذاء مؤمن، تحديثات عن بعد بواسطة الحاسوب و خادم برنامج "إم.ك.بو". ونموذج أمني قوي.
  • أنت تُنشئُ عائلة منتجة مع متغيرات متعددة في المعدات، تتطلّب رمزاً محمولاً للسائقين.
  • لديك فريق يختبر مفاهيم لينكس كينيل (الديفيتري، كريبيج) ويريد تدفق عمل مماثل
  • الامتثال لمعايير مثل (ماتر) أو (تريد) أو (لو إم 2M) شرط

اعتبارات الأداء الحقيقي العالمي

وعند مقارنة الأداء، يجب أن تنظروا في وقت التنفيذ الأسوأ وفي متوسط استهلاك الطاقة، فكلما كان العبث الذي لا يددغ فيه زيفير أكثر قدرة من أسلوب فريتوس الذي لا يدغدغ، لأن زيفير يمكنه أن يكيف بصورة دينامية فترة انقطاع الزمن حتى الموعد النهائي المقبل، وليس مجرد فترة زمنية محددة، في حين أن عبء العمل في إطار " زيفير " يبيز " يبيز " يُظ بظر " ، ١٠-٢٠ في سياقا أطول " .

وبالنسبة للربط الشبكي، يمكن أن يحافظ كيس النفط المحلي لزيفير (على مجموعة شبكة لينكس) على معدلات أعلى من معدل التعبئة في نظام فريتروس، لا سيما مع شركة IPv6 أو 6LoWPAN، وفي الاختبارات التي تستخدم قاعدة رقمية رقمية 52840 تحيل MQTT على شبكة وي-Fi، حقق زيفيريست 1.2 Mbps من خلال البتر مقابل نظام RTOS مع تحقيق أفضل من ذلك(0.9)

الروابط القائمة بين الأطراف الثالثة والقراءة الإضافية

الاتجاهات المستقبلية وتطويع النظام الإيكولوجي

وتتطور برامج " البرمجيات الحرة " بسرعة، وتزداد نسقها، مع الانهيار التدريجي للخلية الاحتكارية لصالح " البرمجيات الحرة " V11 " التي تستحدث نظاماً أكثر مرونة للأدوية، ولا تزال شركة " إيهوت " تستثمر بصورة كبيرة في نظام " فريت دوت " (PNOC) في مجال " .

وبالنسبة للمطورين، فإن استثمار الوقت في تعلم كلا المنبرين هو أمر معقول - نظام الحرية في استخدامه في البساطة والنفاذ، و " زيفير " في مجال أدواته الحديثة وقابليته للتصعيد، إذ يبدأ العديد من المهندسين في نظام " فريتوس " للأنواع الأولية ثم ينتقلون إلى زيفير عندما يتطلب ذلك تعقيد المنتجات، وسيساعدك فهم المفاضلات المبينة في هذه المادة على جعل الهجرة غير متماسكة أو اختيار الأساس الصحيح من يوم واحد.

الاستنتاج: إجراء اختيار مُطلع

إن نظام " فريتروس " و " زيفير " يمثل فلسفتين مختلفتين في تصميم نظام " RTOS " المدمج، إذ يقدم نظاماً ثابتاً ودنياً من الكينول التي تُزودكم بأجهزة كهربائية لمدة عقدين، ويوفر نظاماً كاملاً ونموذجياً للعمل يُبنى لتعقد المنتجات الحديثة الموصولة، ولا يوجد خيار سليم على الصعيد العالمي إلا الخيار الذي يتوافق مع قيود الموارد المتاحة في مجال الربط، والاحتياجات الأمنية، والمتصلة.