QNX基础教程 – 源码巴士

体系结构

QNX具有实时系统的基本特征

多任务
基于优先级的抢占式调度
快速的上下文切换

QNX是通过如下两个基本原理实现它独特的高效性、模块化和简易性

微内核(microkernel architecture)
基于消息的进程间通信(message-based interprocess communication)

QNX的微内核概述

qnx有一个非常高效的微内核，它负责管理一组同时工作的进程。

QNX微内核是个真正的微内核。首先，它非常小；其次，它的两个重要的任务是：

消息传递：处理操作系统所有进程间的消息传递
任务调度：当进程的状态改变或者中断发生时进行调度

QNX的系统进程包括

ProcessManager(Proc)——进程管理器
FilesystemManager(Fsys)——文件系统管理器
DeviceManager(Dev)——设备管理器
NetworkManager(Net)——网络管理器

除此之外，用户自定义进程（如inetdftp„）、设备驱动（如串、并口）等等。

QNX的微内核体系

QNX微内核的“软总线”体系结构(像硬件一样可“热插拔”)

QNX微内核负责如下任务

进程间通信(IPC)——微内核监督消息的路由(传递);同时还管理另外两种形式的IPC:代理(proxy)和信号(signal)
低级网络通信(low-level network communication)——微内核负责不同节点间消息的分发
进程调度(process scheduling)——微内核调度器决定接下去哪一个进程将会执行
一级中断处理(first-level interrupt handling)——所有的硬件中断和故障都将在第一时间路由到微内核然后传递到适当的驱动或系统管理器。

进程间通信IPC

QNX支持三种基本的IPC消息、代理和信号。

消息（Message）——QNX最基本的IPC，提供进程间同步通信，发送者和接收者有应答
代理（proxy）——消息的一种特殊形式，非常适合事件通知，发送者不用和接收者进行交互
信号（signal）——IPC的一种传统形式，通常用于支持异步IPC。

1.基于消息（Messages)的IPC

发送者必须得到接收者的应答,否则进程将被阻塞。也就是说，这种通信是同步通信。

函数原型

Send()——发送消息
Receive()——接收消息
Reply()——给发消息者回消息(应答)

2.基于代理(proxies)的IPC

代理(proxy)是一种非阻塞性的消息机制，特别适合进行事件通知，发送进程不需要和接收进程进行交互。

使用代理的一些情况

一个进程通知另一个进程某一事件发生
一个进程想给另一个进程发送数据，但是并不需要应答
中断处理器（interrupthandler）想告诉某一进程有数据需要处理。

函数原型：

qnx_proxy_attach()——创建proxy
Trigger()——触发事件。

3.基于信号(signals)的IPC

信号是一种很传统的进程间通信机制，广泛用于各种操作系统。

QNX支持一组非常丰富的POSIX兼容的信号，既有UNIX家族信号，也有QNX特定的信号。

Shell环境下产生信号：kill、slay

进程内产生信号的C函数：kill（）、raise（）

相关函数：signal（）、sigaction（）。

4 跨网络的IPC

QNX应用程序可以与其他计算机上的进程进行会话，这种会话就像同一计算机上的不同进程间会话一样。

QNX是通过使用一种称为虚电路(virtualcircuits)的机制实现的。这种机制是由QNX网络管理器完成的。它使得跨网络的消息、代理、信号具有惊人的透明性。

相关函数：qnx_vc_attach()、qnx_name_locate()等。

5.基于信号灯(semaphores)的IPC

信号灯是一种常用的进程间同步机制,它允许某一进程发布(sem_post())和等待(sem_wait())一个信号灯。

进程调度

当发生如下事件时，QNX微内核将对进程作出调度决策

一个进程成为非阻塞状态
正在执行的进程的时间片（timeslice）用完
正在执行的进程被抢占

1、进程优先级

QNX下的每一个进程都有一个优先级。QNX微内核调度器通过观察处于READY状态进程的优先级决定下一个要运行的进程；更高的优先级将有优先执行的权利。

（优先级分为32级，最低为0，最高为31）

设置、获得进程优先级的相关函数：setprio（）、getprio()。

2、进程调度方法

为了满足各种应用程序的需要，QNX提供三种调度方式

先进先出（FIFO）调度方式
循环（round-robin）调度方式
自适应（adaptive）调度方式。

设置、获得进程调度方法的相关函数：setscheduler（）、getscheduler()。

进程管理器

进程管理器的任务：创建新的进程以及管理与该进程相关的最基本的资源，这些服务是通过消息实现的，想创建新进程的进程只要向进程管理器（可以跨网络）发送相关消息即可。

QNX支持三种进程创建函数指令

fork():POSIX兼容
exec():POSIX兼容
spawn():QNX专有。

1、进程状态

QNX进程所有可能的状态：READY、BLOCKED（SEND-blocked、RECEIVE-blocked、

REPLY-blocked、SIGNAL-blocked、SEMAPHORE-blocked）、HELD、WAIT-blocked、

DEAD。

确定进程状态的相关函数

Shell环境：ps、sin
应用程序：qnx_psinfo()、qnx_osinfo()。

2、进程符号名字（process symbolicnames）

QNX允许应用程序给每一个进程都赋予一个符号名字。这样对查找某一特定进程提供了极大的方便和灵活性。

符号名字取名约定

qnx/fsys——本地名字
company/xyz——本地名字
/company/xyz——全局名字（系统必须启动nameloc进程）

本地名字与全局名字的区别：本地名字只是相对本机而言，有可能其他机器上也有相同的名字；而全局名字是整个网络中的唯一标志，网络中不能出现相同名字。

相关函数：qnx_name_attach()、qnx_name_locate()等。

3、时钟

QNX的时钟服务完全是基于POSIX标准实现的。

相关函数：timer_create()、timer_settime()、timer_gettime()、timer_delete()、

qnx_ticksize()等。

4、中断处理

QNX中断处理是为计算机硬件中断系统服务的，它对系统硬件作出反应，并管理计算机和外部设备之间的数据传输。

相关函数：qnx_hint_attach()、qnx_hint_detach()。

I/O域名空间

QNX的I/O资源没有嵌入在其微内核中，而是根据需要，在系统运行过程中动态的启动I/O服务进程。由于QNX的文件系统是可选的，因此路径名字空间没有嵌入在文件系统中，这个大多数整体式操作系统（monolithicsystems）有所不同。

举例：

/ 基于磁盘的文件系统Fsys

/dev 字符设备系统(Dev)

/dev/hd0 原始磁盘卷标(Fsys)

/dev/ser1 本地串口

//10/dev/ser1 节点10计算机的串口

//0/dev/ser1 本地串口(QNX约定//0总是指向本地节

//20/usr/test 节点20计算机上的文件test

ls //10/ 查看节点10计算机根目录文件列表

cd //10/mydir 进入节点10计算机的mydir目录

文件系统管理器

QNX文件系统管理器（Fsys）为存取磁盘数据提供了一套标准的方法。Fsys负责处理所有文件操作:open()、close()、read()、write()等。

Fsys管理如下五种文件的存取操作

正规文件
目录
符号链接
管道和FIFO
块文件

Dev管理字符文件的存取操作。

1、正规文件和目录

2、符号链接

3、管道和FIFO