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談到實時操作系統，大家一定會提起VxWorks

在物聯網開發過程中，經常會聽到有人談起實時操作系統，比如VxWorks，uC-OS II, RTLinux等等，那究竟什麼才算是實時操作系統？我們平時用的操作系統，比如Windows，Linux，是否算是實時操作系統呢？看完這篇文章，相信大家就明白了。

什麼是實時操作系統

實時系統指系統的計算正確性不僅取決於計算的邏輯正確性，還取決於產生結果的時間。如果未滿足系統的時間約束，則認為系統失效。

——Donal Gillies 在 Realtime Computing FAQ 中提出的定義。

大家普遍的一種意識是實時性意味著速度快，實際上實時性與任務執行的速度快並不是一回事，實時性的真正含義是指任務的（最遲）完成時間（Deadline）是可確定預知的。

操作系統面對的負載通常是變化的，有時任務少，有時任務重，實時操作系統要求無論負載多少，都必須保證滿足時間要求。

所以實時操作系統追求的不是速度，而是任務執行時間的確定性。下面以Windows系統為例，說明實時性和速度不是一回事。

相信大家都有這樣的經歷，我們的Windows系統的電腦，配置有很高工作頻率的強大CPU，顯然在任務不多的時候，可以以非常快的處理速度執行任務。但是，當某些後台任務正在運行時，比如下載文件，或者是在殺毒，這時候前台的程序響應會變得非常漫長，甚至程序會失去響應。

並不是說Windows系統不夠快或效率不夠高，而是Windows系統不能提供確定性，所以，Windows不是一個實時操作系統。通常面向PC的操作系統都不是實時操作系統，比如Linux的桌面發行版、伺服器版，以及Mac OS等。

實時操作系統有哪些

實時操作系統根據其實時性的剛性要求程度不同，分為硬實時（hard realtime）和軟實時（soft realtime）操作系統。

• 硬實時系統指系統要在最壞情況（負載最重）下確保服務時間，即對於事件的響應時間的截止期限是無論如何都必須滿足。

• 軟實時系統是從統計的角度，任何一個任務都能夠有一個預期的處理時間，但任務一旦超過截止期限，也並不會帶來致命的錯誤。
  

硬實時代表產品：VxWorks

好奇號火星探測車使用了VxWorks系統

對於一些涉及到人身安全或者非常重要的任務，必須使用硬實時操作系統，更多用於對實時性要求更高的工業製造領域。比如汽車安全氣囊的控制，晚一秒鐘打開可能就會喪生一條人命，這種場合必須使用硬實時系統。

WindRiver公司的VxWorks是硬實時操作系統的代表產品，以性能穩定而著稱。美國 F-16、FA-18戰鬥機、B-2 隱形轟炸機和愛國者導彈上，甚至連1997年4月在火星表面登陸的火星探測器、2008年5月登陸的鳳凰號，和2012年8月登陸的好奇號也都使用到了VxWorks。

VxWorks的缺點就是有點貴。但近年來各大廠商越來越強調成本，所以VxWorks不斷被其他一些開源的實時操作系統取代。華為多年來一直在自己的網路設備中購買和使用VxWorks，也會逐漸採用替代的系統。

軟實時代表產品：各種實時Linux

之前我們在《縱論物聯網（六）：基於Linux的物聯網操作系統》介紹了很多Linux物聯網系統，其中有不少是在Linux基礎上做了實時性的改進，比如RTLinux等，這些系統都算是軟實時產品。

對於IPTV數字電視機頂盒，需要實時的解碼視頻流，所以需要使用實時操作系統。但即使丟失了幾個視頻幀，在短時間內視頻可能會有一些不流暢，但馬上就會恢復，不會造成什麼嚴重的後果。這種消費類電子產品，適合使用軟實時操作系統。