QNX 实时操作系统（Quick Unix）

Gordon Bell和Dan Dodge在1980年成立了Quantum Software Systems公司，他们根据大学时代的一些设想写出了一个能在IBM PC上运行的名叫QUNIX（Quick UNIX）的系统，直到AT&T发律师函过来才把名字改成QNX。

中文名: QNX
实时操作系统

POSⅨ: 规范
系统: 嵌入式系统

简介

编辑

QNX是一种商用的遵从POSIX规范的类Unix实时操作系统，目标市场主要是面向嵌入式系统。它可能是最成功的微内核操作系统之一。[1]

QNX是一种商用的类Unix实时操作系统，遵从POSⅨ规范，目标市场主要是嵌入式系统[1]。QNX成立于1980年，是加拿大一家知名的嵌入式系统开发商。

QNX的应用范围极广，包含了：控制保时捷跑车的音乐和媒体功能、核电站和美国陆军无人驾驶Crusher坦克的控制系统[2]，还有RIM公司的BlackBerry PlayBook平板电脑。

2004年10月27日，QNX 软件系统宣布它已经接受来自音响设备制造商 Harman 国际工业公司（纽约证券交易所： HAR）的购买提议. 作为Harman 的最新子公司高级商标的国际家庭，包括 Harman Kardon,JBL 和Becker,QNX 现在将会加速它的生长，向为先进的嵌入式运用，变成优先的操作系统。哈曼集团以1.38亿美元的现金收购了QNX，但也因此承担了1.38亿美元的债务。

2010年04月14日，黑莓手机（BlackBerry）制造商RIM(Research In Motion Ltd.，RIM）将收购哈曼国际工业集团（Harman International Industries Inc.，HAR）旗下的QNX软件公司，以获取其车载无线连接技术。QNX这个原本的渥太华公司，在被美国哈曼国际 Harman 在买走6年后，又重返加拿大。QNX主要开发汽车，通讯设备所使用的操作系统，哈曼国际的主业则是汽车音像和娱乐设备。此次交易将使得RIM，QNX和哈曼工业在智能手机和车载音频娱乐系统之间找到合作空间。

QNX被RIM并购的消息传出，才让这个在中国的认知度并不高的“默默无闻”的操作系统厂商被大家所熟知。但在汽车领域，QNX早已是最大的操作系统供应商。据不完全资料显示，QNX在车用市场占有率达到75%25，目前全球有超过230种车型使用QNX系统，包括哈曼贝克、德尔福、大陆、通用电装、爱信等知名汽车电子平台都是在QNX系统上搭建的。几乎全球所有的主要汽车品牌包括讴歌、阿尔法-罗密欧、奥迪、宝马、别克、凯迪拉克、雪弗兰、克莱斯勒、戴姆勒、道奇、菲亚特、福特、通用汽车、本田、悍马、现代、英菲尼迪、捷豹、吉普、蓝旗亚、马自达、马赛地、迷你宝马、三菱、尼桑、欧宝、庞迪克、保时捷、萨博、土星、双龙、丰田和大众汽车等目前都采用了基于QNX技术的系统。

除汽车领域之外，QNX的最大客户订单来源于思科系统，其中高端路由设备几乎全部采用QNX操作系统，因此，网络通信也成为了QNX第二大应用领域。此外，QNX与通用电气、阿尔斯通、西门子、洛克希德·马丁和NASA等公司都有着紧密合作，在轨道交通、医疗器械、智能电网及航空航天中，都发挥着积极作用。

基本特征

编辑

* QNX是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的硬实时操作系统。它遵循POSⅨ.1 (程序接口）和POSⅨ.2 (Shell和工具）、部分遵循POSⅨ.1b（实时扩展）。它诞生于1980年，距今已35年的历史。

体系结构

编辑

* QNX是一个微内核实时操作系统，其核心仅提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间运行。所有其它OS服务，都实现为协作的用户进程，因此QNX核心非常小巧（QNX4.x大约为12Kb）而且运行速度极快。

调度策略

编辑

QNX 提供POSⅨ.1b标准进程调度：

* 255个进程优先级；

* 抢占式的、基于优先级的正文切换；

* 可选调度策略：FIFO、轮转策略、适应性策略。

QNX结构

编辑

QNX是业界公认的X86平台上最好的嵌入式实时操作系统之一。它具有独一无二的微内核实时平台，建立在微内核和完全地址空间保护基础之上，实时、稳定、可靠，已经完成到PowerPC、MIPS、ARM等内核的移植，成为在国内广泛应用的嵌入式实时操作系统。虽然QNX本身并不属于UNIX，但由于其提供了POSIX的支持，使得多数传统UNIX程序在微量修改(甚至不需修改)后即可在QNX上面编译与运行。

QNX内核简介

QNX的微内核结构是它区别于其它操作系统的显著特点。

平板式内存结构，如图1所示，所有的程序都使用同一个地址空间，不加保护；应用程序可以自由访问所有空间，效率较高，但是任何应用程序指针错误都可能会导致内核崩溃。

大内核内存结构，如图2所示，操作系统内核和各种驱动程序、网络协议在同一个地址空间，应用程序在单独空间；内核模块同处于一个保护空间，运行效率高，应用程序无法直接访问保护空间，系统稳定性大大提高。缺点是，由于内核模块（例如网络驱动）处于保护空间，因此调试困难，任何驱动程序的修改都要重新编译内核，无法做到驱动的动态加载和卸载。

QNX的微内核结构，内核独立自处于一个被保护的地址空间；驱动程序、网络协议和应用程序处于程序空间中。

微内核结构的优点：①驱动程序、网络协议、文件系统等操作系统模块和内核相互独立，任何模块的故障都不会导致内核的崩溃；②驱动程序、网络协议、文件系统和应用程序都处于程序空间，都调用相同的内核API，开发与调试和应用程序没有区别；③操作系统功能模块可以根据需要动态地加载或卸载，不需要编译内核。在高可靠性要求的情况下，可以编写监视模块，对可靠性要求高的模块进行监视，必要的时候重新启动或重新加载而无须重启系统。高可靠性的内核结构使QNX具备了高可靠性嵌入式操作系统的本质特征。

在具有高可靠性内核的基础上，QNX的创新设计使它同样具有很高的效率。QNX最为引人注目的地方是，它是UNⅨ的同胞异构体，保持了和UNⅨ的高度相似性，绝大多数UNⅨ或LINUX应用程序可以在QNX下直接编译生成。这意味着为数众多的稳定成熟的UNⅨ、LINUX应用可以直接移植到QNX这个更加稳定高效的实时嵌入式平台上来。

QNX网络结构

QNX网络子系统由三个部分组成：网络管理模块（io-net）、网络协议模块、网络设备驱动模块。

每个模块各自具有不同的功能，但是它们具有一些相同的属性。如：网络设备驱动、TCP/IP协议栈分别对上层io-net模块和应用程序产生数据，两者都可以被看作数据源；同时它们也接受上层发来的数据，又可以同时被看作数据的消费者。过滤模块对向上的数据进行筛选，分协议进行处理；对向下的数据则进行相应的转换，如进行网络地址转换NAT。转换模块负责不同协议帧结构的转换，在以太网的工作环境下，它就负责对IP数据报进行以太网帧的封装和解包。

和QNX其它服务进程一样，QNX的网络子系统也在内核外部空间运行。应用程序面对的是一个统一的网络接口，硬件相关的内容被完全包装在网络子系统内。

QNX网络子系统的三个子模块按层次分开，io-net模块处于中心，是QNX网络的核心和重点，其它模块都挂接在它上面。数据和信息的流动都必须经由io-net调度与转发，所有其它模块所面对的就是一个单一主体。这样的中心交换结构，屏蔽了各个模块间相互协调的复杂细节，在很大程序上方便了模块的编写工作；同时，io-net还是QNX的网络管理中心。任何网络协议和网络设备驱动程序都必须向io-net注册，由它来加载，并接受io-net的配置和管理，用户对网络状态的查询和管理也是通过io-net来实现的。

QNX网络设备驱动

QNX网络设备驱动模块处于网络硬件和io-net模块之间。驱动模块负责配置硬件使其正常工作，向io-net报告数据收发情况，接收和传递数据，接受io-net的调度和管理。QNX网络设备驱动程序依照以上功能，分为初始化、接收发送数据、网络设备信息统计几个功能块。要使网络设备工作正常，驱动程序就要对它进行一定的寄存器配置，同时，还要向QNX网络子系统注册自己，表明网络设备的存在和网络通信能力，才能为系统和应用程序所用。在初始化工作完成以后，网络设备就进入了工作状态，收发数据。设备信息的统计也是由设备驱动程序来完成的。

⑴初始化

初始化包括两个方面，一方面是初始化网络设备，使其正常工作；另一个方面，是向io-net正确注册驱动模块，表明自己的属性，方便上层正确操作。网络设备的初始化工作和硬件紧密相关，这里就不一一描述。

驱动模块向io-net加载自己的时候，系统遵循如下工作流程：

①io-net搜索全局的符合io_net_dll_entry。它定义了驱动的初始化函数，io-net会直接调用这个函数。

②初始化函数向io-net注册驱动和相应的函数。

③初始化函数告诉io-net和它的模块自己的通信能力。

经过以上流程以后，io-net中就建立起有关此驱动程序的数据和函数调用列表。驱动程序必须正确编写初始化函数，并将该函数正确链接至io_net_dll_entry。

⑵从网络设备接收数据

当有包到达网络设备的时候，网络设备就会用某种方式通知驱动程序（例如中断），此时，驱动程序就要采取某种策略来处理到来的帧或数据。通常驱动程序这时候需要做以下工作：

①通过DMA将包取回来；

②做相应的必要处理，如通知网络设备释放当前帧的缓存，配置寄存器让网络设备等待下一帧到来等；

③通过调用io-net的tx_up_start（）函数把包传递给上层模块。

当上层所有的模块都完成对这个包的处理以后，io-net调用我们驱动中的tx_done（）函数，它来做最后的处理工作。

tx_up_start（）函数是设备驱动中比较关键的函数，下面简要部分一下这个函数的入口参数。

npkt_t*(*tx_up_start)(int registrant_hdl，

nptk_t *npkt,

int off,

int framelen_sub,

uint16_t cell,

uint 16_t endpoint,

uint16_t iface，

void *done_hdl)

其中：int registrant_hdl--本驱动在io-net中的句柄，注册时由io-net生成；

nptk_t *npkt --需要处理的包的指针；

int off--底层协议包头长度，如以太网帧头部长度；

int framelen_sub--尾部填充的长度，对于以太网这个值为零；

uint16_t cell、uint16_t endpoint--endpoint和cell是io-net在注册的时候分配的用来区别不同的驱动；

uint16_t iface--接口号，可以让同一个驱动负现多个相同硬件；

void *done_hdl--该指针指向tx_done（）函数需要的额外数据。

⑶向网络设备发送数据

当上层模块需要硬件传送包的时候，会调用io-net管理器的rx_down（）函数。

int(*rx_down)(npkt_t*npkt，

void *func_hdl）

rx_down函数入口参数中，npkt是指向需要传送的数据的结构指针，func_hdl是相应驱动模块在io-net中的句柄。其中npt结构包含许多成员，其中的重要成员如：

cell、endpoint、iface 需要处理该包的硬件标识

buffers 指向包的指针

tot_iov 包含数据包的所有I/O矢量

Framelen 所有数据的长度，以字节为单位

驱动模块在接收到io-net的调用后，就要配置网络设备，让它完成数据的发送工作。网络设备发送数据所需要的信息都会在相应的数据结构中，如net_buf_t结构中保存了等待传送的数据包的链接列表，配置DMA所需的物理地址在net_iov_t中等。驱动模块要等待硬件完成这些包的传送，并调用io-net的tx)done（）函数通知上层模块驱动程序已经完成了数据的发送。

网络设备信息的统计

应用程序或者用户可以通过网络信息接口nicinfo工具来了解网络工作状态。信息的查询都是通过io-net来进行的。驱动程序必须维护相应的状态数据，方便io-net的查询。网络设备有一些共同的状态属性，如收到和发出的包的个数、发送错误的包的个数等，不同的网络设备还会具有不同的属性和状态，这些都可以在驱动程序中用数据结构详细列明。

需要维护的数据结构中，主要的是Nic_t，它包括四个子结构；

CustNicStats--网络信息入口；

EthernesStats_t--以太网状态；

GenStats_t--常用统计信息；

NetStats_t--网络信息（包含常用统计信息）。

以上是驱动程序需要维护的数据。当用户或应用程序要查询这些信息的时候，它们就通过Nicinfo工具对/dev/io-net/en0调用devctl（）函数来取得网络信息。信息的取得是必须通过io-net来完成的，io-net对信息的查询则是通过调用io_net_register_funs_t结构中所指向的函数来取得信息的。例：

#include<sys/nic.h>

int generic_eth_devctl(void *hdl,int dcmd,void *data,size_tsize,int *ret）

{

Nic_t *nic=(Nic_t *)hdl；

int status;

status=EOK;

switch(dcmd){

case DCMD_IO_NET_NICINFO;

memcpy(data,nic,min(size,sizeof(Nic_t)));

break;

default:

status=ENOTSUP;

break;

}

return(status）；

}

结束语

网络设备的驱动是网络系统的最低层和最基础的模块，是如今嵌入式开发中首先要解决的问题之一。由于QNX具有微内核的特点，其网络设备驱动程序的开发不需要内核调试，更适合初学者掌握。本文对QNX操作系统及网络设备驱动程序的介绍，可以帮助读者对相关内容作初步了解。

系统服务

编辑

QNX的系统服务：

QNX

* 多种资源管理器，包括各种文件系统和设备管理，支持多个文件系统同时运行，包括提供完全POSⅨ.1及UNⅨ语法的POSⅨ文件系统，支持多种闪存设备的嵌入式文件系统，支持对多种文件服务器（如Windows NT/95、LAN Manager等）的透明访问的SMB文件系统、DOS文件系统、CD－ROM文件系统等。

* 设备管理。在进程和终端设备间提供大吞吐量、低开销接口服务。

* 图形/窗口支持。包括QNX Windows、X Window System for QNX、对MS Windows NT/95和X Window系统的远程图形连接。

* TCP/IP for QNX。

* 高性能、容错型QNX网络——FLEET，使得所有连入网络的计算机变成一个逻辑上的超级计算机。

* 透明的分布式处理。FLEET网络处理与消息传递和进程管理原语的集成，将本地和网络IPC统一起来，使得网络对IPC而言是透明的。

开放性

编辑

QNX的开放性：

* QNX的POSⅨ兼容性和其提供的UNⅨ特色的编译器、调试器、X Window和TCP/IP都是UNⅨ程序员所熟悉的。

* 支持多种CPU：AMD ElanSC300/310/400/410、Am386 DE/SE、Cyrix MediaGX、x86处理器（386以上）、Pentium系列、STMicroelectronics 的STPC。

* 多种总线：CompactPCI、EISA、ISA 、MPE (RadiSys）、STD、STD 32、PC/104、PC/104－Plus、PCI、PCMCIA、VESA、VME。

* 各种外设：多种SCSI设备、IDE/EIDE驱动器、10M/100M以太网卡、Token Ring网卡、FDDI接口卡、多种PCMCIA设备、闪存、声卡等等。

用户评价

编辑

华丽的图形界面和快捷的运行速度

QNX有一个非常华丽的图形界面，并且号称运行速度比Windows或Linux更快。不用不知道，一用你会忘不掉：P

垄断的微软Windows操作系统和自由的Linux操作系统都是很多朋友熟知的计算机主要的操作系统。但是您听说过QNX计算机操作系统吗？如果我告诉您QNX操作系统运行的速度比Windows或Linux还快，而且用户界面也十分华丽，您相信吗？

别以为QNX是刚刚诞生的计算机操作系统，它早就在20年前就诞生了，但是QNX作为一种专业的操作系统，至今它还未能进入普通用户的计算机为我们服务。其中的原因无疑是很复杂的。

有趣的发音

QNX的发音也十分有趣，大家知道Linux用汉语发音就是“里讷克斯”，而QNX的发音就是“cue-nix”：）。如果您使用的是Pentium处理器系列的计算机，那么在这台计算机的硬盘上安装QNX操作系统是很容易的事情，QNX可以在Windows下安装，它和Linux一样，是一种类UNⅨ的操作系统。另人惊异的是QNX也是免费的操作系统，可以直接到QNX的网站上下载这个原版操作系统。当然，购买一张QNX的CD-ROM也是很方便的。一张QNX的安装盘CD-ROM售价为30美元。在QNX的主页上有很详细的介绍和资料，还有关于QNX的新闻及应用软件可供用户阅读下载。

可以和Windows切换

有了QNX，您计算机里的操作系统不只是Windows独霸了，QNX完全可以取代霸道的Windows平台。很多初学计算机的朋友因为接触最多的是Windows平台，以至于他们误认为Windows98就是“OS”的唯一选择。现在不同了，使用QNX同样也能很好的管理计算机了。

简单的说，操作系统就是给计算机一个灵活的大脑，一个强健的心脏和突出的个性。没有操作系统，计算机什么也做不了，只能是一堆废物。

软件公司

编辑

QNX是由一家位于加拿大的QNX软件系统公司（简称QSSL）推出的。该公司位于渥太华(加拿大城市）的市郊。最近从该公司传来好消息说，该公司已经面向普通用户推出了可以免费使用、非商业用的个人用户版本的QNX实时平台或称作QNX RTP，最小的在Windows下安装文件只有24MB。当这个版本正式向公众推出的时候，大约有400000人次从网上下载了这个QNX RTP版本。这大大出乎了意料，没有想到竟然有这么多人对这个操作系统感兴趣。因为很多人在以前根本就没有听说过世界上还有这么一个免费的QNX操作系统。

该公司已被RIM（Research In Motion）收购。

配置要求

编辑

现在要在这么一台电脑上试装这个QNX操作系统。电脑的硬件配置为233 MHZ AMD K6 处理器，96MB内存，ATI All-in-Wonder Pro显示卡，Sound Blaster AWE 32 声卡，两个硬盘驱动器和两个CD-ROM驱动器，一个SCSI硬盘和一块标准的网卡。

安装

编辑

在安装的过程中除了遇到一个小故障之外，一切还算顺利。那块SCSI卡没有能被QNX自动配置。查阅QSSL公司的资料，该公司说他们正在努力的修正这个SCSI的问题。

操作

编辑

如果您是一位有经验的Linux用户，那么QNX会使您很快就能上手。虽然它和Linux有很大的区别。QNX RTP使用的命令和操作是和Linux的许多“shell”命令是兼容的。更令人满意的是QNX的文件分级目录（组织，文件名和目录）和Linux几乎是一样的。可以说QNX RTP和旧的Linux是十分相象的。这对许多喜欢Linux，对Linux有一定实际操作经验的用户来说无疑是一个福音。QNX在他们手里很快就能玩转。

但QNX和Linux最大的不同就是QNX的图形用户界面设计的十分漂亮。尽管Linux使用的是经久世故的X Window系统，但是和QNX的称为“Photon”的图形用户界面相比还是显得Linux略胜一筹。

系统优点

编辑

QNX RTP的图形用户界面－Photon MicroGUI非常酷

QNX的Photon MicroGUI窗口系统是最“酷”的GUI（图形用户界面）。安装QNX后，你就会发现QNX的默认桌面背景“炫”得让你晕倒，得让人给你叫个医生来。

另外要提到的是，QNX RTP 的运行速度是那样的快，是否所有的用户都能够接受？没有错，在同样的电脑硬件配置情况下，QNX确实运行速度要比其他的Windows系统要快得多。在使用鼠标和窗口的操作界面下，QNX的运行速度确实是让人满意的。给人以一种“豪爽”的感觉。

以上关于QNX的优点介绍得让你立刻想鼓掌，狠不得马上下载一个QNX试一试，但是有些问题是要说清楚的。QNX尽管是非常好的一个操作系统。但是你平时主要工作如果需要处理电子表格，管理金融等等，那么QNX可能不太适合你。因为能在QNX下运行的应用软件并不多。这也是制约QNX发展的一个重要原因了。

但是也不必太担心软件不够用的问题，起码QNX能让你进行很多基本的操作。你可以用QNX来计算数据，播放CD音乐，使用电子邮件程序，进行文字处理工作，简单的图象浏览，还有一些Linux上已经除去的屏幕保护程序，桌面背景转换，软件的安装管理功能等等。甚至你还可以在QNX上添加专用版本的Real Player软件，喜欢玩游戏的朋友还可以安装Quake这个著名的游戏。所有在QNX上玩过Quake的朋友都说Quake在QNX上的运行速度比任何操作系统都要快。这确实是一个对游戏迷来说是非常好的消息。

所有优点

好了，现在我们来总结一下QNX的所有优点：

速度极快：QNX的运行速度非常快，其他的操作系统没有办法和它相比。

系统非常安全：QNX上没有计算机病毒，这是和Linux一样的，所以QNX RTP不存在被病毒破坏资料的危险，只有在微软Windows系统中才会有被病毒感染的噩梦。另外，QNX的用户管理相当出色，它绝对不会让一个没有输入正确密码的人闯入计算机系统中。

QNX有一个最好的网页浏览器：QNX里的网页浏览器叫做“Voyager”，浏览网页的速度快得象火箭。和Voyager相比，微软的IE和网景公司的NC浏览器简直就是一辆破旧的老爷车。但是这个Voyager浏览器目前还有些BUG，QSSL公司的软件工程师正在改进它。

QNX的最大不同：QNX完全不像Windows，那是一件好事情。它是免费的操作系统，可以在网上下载安装使用。它的使用和操作也十分的容易。

UNIX和类Unix操作系统

UNIX System V家族

▪ A/UX	▪ AIX	▪ HP-UX	▪ IRIX
▪ LynxOS	▪ SCO OpenServer	▪ Tru64	▪ Xenix
▪ Solaris	▪ OS/2

BSD UNIX-386BSD家族

▪ BSD/OS	▪ FreeBSD	▪ NetBSD	▪ NEXTSTEP
▪ Mac OS X	▪ iOS	▪ OpenBSD	▪ SUN OS
▪ OpenSolaris

UNIX-Like

▪ GNU	▪ Linux	▪ Android	▪ Debian
▪ Ubuntu	▪ Red Hat	▪ Linux Mint	▪ Minix
▪ QNX	▪ GNU/Linux	▪ GNU/Hurd	▪ Debian GNU/Hurd
▪ GNU/kFreeBSD	▪ StartOS

其他

▪ DOS

▪ MS-DOS

▪ Windows

▪ React OS