分区实时系统PRTOS设计目标

本网站研究的分区实时操作系统PRTOS(Partition Real Time Operating System)的设计与实现技术。接下来我们来讨论一下PRTOS设计的目标，以及和主流SK架构的分区系统相比它能具有什么样的功能。

传统的分区系统设计上，安全关键系统的Safety特性和Security特性需要两种不同的SK(Separation Kernel)架构加以保证，关于SK(Separation Kernel)架构请参考[1]。

比如VxWorks 653系统是Safety-Critical系统(图1所示)，VxWorks MILS是Security-Critical系统(图2所示)。

图1 VxWorks 653系统架构

图2 VxWorks MILS系统架构

ARINC653既定义了分区行为，又定义了分区和核心模块间的API接口，从而提供了一个完整的APEX接口环境。ARINC 653规范定义SK内核的目的是在Safety-Critical系统中强调Safety安全性，因此在强调Safety安全的ARINC653 SK的基础上添加Security功能即具有Security特性。

正因为如此，PRTOS(Partition Real Time Operating System)将Safety安全功能和Security安全功能统一为一种SK内核架构，目的是为Safety和Security提供统一的解决方案图3所示。

图3 PRTOS架构及加载流程

在PRTOS系统中分区不再是具有强制隔离性质的一组进程，而是一个虚拟的执行环境(RTE-Run Time Environment)，在分区中即可以执行一个裸的应用，也可以运行一个支持多任务的操作系统级应用，PRTOS是一层最接近硬件的软件层(中间层)。

PRTOS多核解决方案既可以采用PRTOS+AMP的办法，每个CPU物理核心上可以运行一个或者多个虚拟操作系统或者独立程序，但是每个虚拟操作系统仍然为单核(UP)系统，该技术被国内外多家RTOS厂商采用，比如Windriver VxWorks653 3.0版本。

图3 PRTOS+AMP多核解决方案

PRTOS也支持分区跨核的能力即(PRTOS+SMP方案))，分区内核支持多个虚拟vCPU，这些虚拟vCPU映射到不同的处理器核心上。

图4 PRTOS+SMP多核解决方案

不管是PRTOS+AMP还是PRTOS+SMP，用户都可以通过PRTOS的XML系统配置文件，由用户根据具体的应用进行配置。

PRTOS 设备虚拟化采用virtio解决方案。采用virtio技术在分区中实现设备虚拟化，使得PRTOS内核的设计尽可能的简化。

参考资料：

[1]http://www.prtos.org/partition-operating-system-summary/

[2]http://docs.oasis-open.org/virtio/virtio/v1.0/csprd01/virtio-v1.0-csprd01.html