RT-Thread Smart 用户态开发体验

背景

RT-Thread Smart 是基于 RT-Thread 操作系统上的混合操作系统，它把应用从内核中独立出来，形成独立的用户态应用程序，并具备独立的地址空间。
自 V5.0.0 起，rt-smart 分支已合并至 master 分支上，下载 rt-thread 源码后，无需再切换至 rt-smart 分支，但需要为 BSP 配置 Smart 内核。

架构

RT-Thread Smart 在硬件平台的基础上通过 MMU、系统调用的方式把整个系统分成了内核态及用户态。用户态通过系统调用 System Call 访问内核代码。

RT-Thread Smart 的核心实现是 lwP，进程管理模块（ rt-thread/components/lwp ）。它包括了如下的几个部分：

• 面向用户态的系统调用
• 用户态进程管理
• elf 可执行应用程序加载器
• 基于 MMU 的虚拟内存管理，地址空间管理

入门体验

准备

• 环境准备: ubuntu 20.04 (如果只有 windows 系统，建议使用 WSL 方式创建一个 linux 系统)
• RT-Thread 源码下载

git clone  https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git

• Smart 的 userapps 下载

git clone https://github.com/RT-Thread/userapps.git

• 安装编译工具

// 安装 xmake
sudo add-apt-repository ppa:xmake-io/xmake
sudo apt update
sudo apt install xmake
// 安装 scons
sudo apt-get install scons

编译

进入 userapps, 配置环境变量

cd userapps
source env.sh

编译应用程序

cd apps
/ / 导出工具链
xmake f -a aarch64
// 编译用户态应用
xmake -j12

制作镜像

xmake smart-rootfs
xmake smart-image -o ../prebuilt/qemu-virt64-aarch64/ext4.img

编译内核

为了方便起见，我们采用 qemu-virt64-aarch64 为例构建内核镜像, 在编译内核之前，我们需要先安装 qemu 模拟器

sudo apt-get install -y libglib2.0-dev libpixman-1-dev
sudo dpkg -i ./qemu_7.1.0-2022111713_amd64.deb

进入 qemu-virt64-aarch64 , 打开 menuconfig

cd ./rt-thread/bsp/qemu-virt64-aarch64/
scons --menuconfig

// 如果遇到 Kconfig 文件有不识别的字符时, 可通过以下命令解决:
dos2unix `find -name Kconfig`

打开 menuconfig 后，使能 RT-Thread Smart

开始编译内核

scons -j12

最后江编译生成的 rtthread.bin 复制到 userapps\prebuilt\qemu-virt64-aarch64 目录即可
此时, 该目录下的文件及作用如下:

ext4.img            // 文件系统镜像文件, 之前制作镜像时，已将 userapps 下的应用程序 copy 到了文件系统的 `/bin` 目录下
rtthread.bin       // 内核镜像
run.sh               // 运行 QEMU 模拟器
run_debug.sh   // 调试 QEMU 模拟器

运行

运行 rt-smart 系统

./run.sh

在系统中运行应用程序

msh />/bin/hello
msh />hello world!