QNX

QNX是一種商用的遵從POSIX規範的類Unix實時操作系統，目標市場主要是面向嵌入式系統。它可能是最成功的微內核操作系統之一。

QNX是一種商用的類Unix實時操作系統，遵從POSⅨ規範，目標市場主要是嵌入式系統。QNX成立於1980年，是加拿大一家知名的嵌入式系統開發商。

QNX的應用範圍極廣，包含了：控制保時捷跑車的音樂和媒體功能、核電站和美國陸軍無人駕駛Crusher坦克的控制系統，還有RIM公司的BlackBerry PlayBook平板電腦。

2004年10月27日，QNX 軟體系統宣布它已經接受來自音響設備製造商 Harman 國際工業公司（紐約證券交易所： HAR）的購買提議. 作為Harman 的最新子公司高級商標的國際家庭，包括 Harman Kardon,JBL 和Becker,QNX 現在將會加速它的生長，向為先進的嵌入式運用，變成優先的操作系統。哈曼集團以1.38億美元的現金收購了QNX，但也因此承擔了1.38億美元的債務。

2010年04月14日，黑莓手機（BlackBerry）製造商RIM(Research In Motion Ltd.，RIM）將收購哈曼國際工業集團（Harman International Industries Inc.，HAR）旗下的QNX軟體公司，以獲取其車載無線連接技術。QNX這個原本的渥太華公司，在被美國哈曼國際 Harman 在買走6年後，又重返加拿大。QNX主要開發汽車，通訊設備所使用的操作系統，哈曼國際的主業則是汽車音像和娛樂設備。此次交易將使得RIM，QNX和哈曼工業在智能手機和車載音頻娛樂系統之間找到合作空間。

QNX被RIM併購的消息傳出，才讓這個在中國的認知度並不高的“默默無聞”的操作系統廠商被大家所熟知。但在汽車領域，QNX早已是最大的操作系統供應商。據不完全資料顯示，QNX在車用市場佔有率達到75%，目前全球有超過230種車型使用QNX系統，包括哈曼貝克、德爾福、大陸、通用電裝、愛信等知名汽車電子平台都是在QNX系統上搭建的。幾乎全球所有的主要汽車品牌包括謳歌、阿爾法-羅密歐、奧迪、寶馬、別克、凱迪拉克、雪弗蘭、克萊斯勒、戴姆勒、道奇、菲亞特、福特、通用汽車、本田、悍馬、現代、英菲尼迪、捷豹、吉普、藍旗亞、馬自達、馬賽地、迷你寶馬、三菱、尼桑、歐寶、龐迪克、保時捷、薩博、土星、雙龍、豐田和大眾汽車等目前都採用了基於QNX技術的系統。

除汽車領域之外，QNX的最大客戶訂單來源於思科系統，其中高端路由設備幾乎全部採用QNX操作系統，因此，網路通信也成為了QNX第二大應用領域。此外，QNX與通用電氣、阿爾斯通、西門子、洛克希德·馬丁和NASA等公司都有著緊密合作，在軌道交通、醫療器械、智能電網及航空航天中，都發揮著積極作用。

* QNX是一個分散式、嵌入式、可規模擴展的硬實時操作系統。它遵循POSⅨ.1 (程序介面）和POSⅨ.2 (Shell和工具）、部分遵循POSⅨ.1b（實時擴展）。它誕生於1980年，距今已38年的歷史。

* QNX是一個微內核實時操作系統，其核心僅提供4種服務：進程調度、進程間通信、底層網路通信和中斷處理，其進程在獨立的地址空間運行。所有其它OS服務，都實現為協作的用戶進程，因此QNX核心非常小巧（QNX4.x大約為12Kb）而且運行速度極快。

QNX 提供POSⅨ.1b標準進程調度：

* 255個進程優先順序；

* 搶佔式的、基於優先順序的正文切換；

* 可選調度策略：FIFO、輪轉策略、適應性策略。

QNX是業界公認的X86平台上最好的嵌入式實時操作系統之一。它具有獨一無二的微內核實時平台，建立在微內核和完全地址空間保護基礎之上，實時、穩定、可靠，已經完成到PowerPC、MIPS、ARM等內核的移植，成為在國內廣泛應用的嵌入式實時操作系統。雖然QNX本身並不屬於UNIX，但由於其提供了POSIX的支持，使得多數傳統UNIX程序在微量修改(甚至不需修改)后即可在QNX上面編譯與運行。

內核簡介

QNX的微內核結構是它區別於其它操作系統的顯著特點。

平板式內存結構，如圖1所示，所有的程序都使用同一個地址空間，不加保護；應用程序可以自由訪問所有空間，效率較高，但是任何應用程序指針錯誤都可能會導致內核崩潰。

大內核內存結構，如圖2所示，操作系統內核和各種驅動程序、網路協議在同一個地址空間，應用程序在單獨空間；內核模塊同處於一個保護空間，運行效率高，應用程序無法直接訪問保護空間，系統穩定性大大提高。缺點是，由於內核模塊（例如網路驅動）處於保護空間，因此調試困難，任何驅動程序的修改都要重新編譯內核，無法做到驅動的動態載入和卸載。

QNX的微內核結構，內核獨立自處於一個被保護的地址空間；驅動程序、網路協議和應用程序處於程序空間中。

微內核結構的優點：①驅動程序、網路協議、文件系統等操作系統模塊和內核相互獨立，任何模塊的故障都不會導致內核的崩潰；②驅動程序、網路協議、文件系統和應用程序都處於程序空間，都調用相同的內核API，開發與調試和應用程序沒有區別；③操作系統功能模塊可以根據需要動態地載入或卸載，不需要編譯內核。在高可靠性要求的情況下，可以編寫監視模塊，對可靠性要求高的模塊進行監視，必要的時候重新啟動或重新載入而無須重啟系統。高可靠性的內核結構使QNX具備了高可靠性嵌入式操作系統的本質特徵。

在具有高可靠性內核的基礎上，QNX的創新設計使它同樣具有很高的效率。QNX最為引人注目的地方是，它是UNⅨ的同胞異構體，保持了和UNⅨ的高度相似性，絕大多數UNⅨ或LINUX應用程序可以在QNX下直接編譯生成。這意味著為數眾多的穩定成熟的UNⅨ、LINUX應用可以直接移植到QNX這個更加穩定高效的實時嵌入式平台上來。

網路結構

QNX網路子系統由三個部分組成：網路管理模塊（io-net）、網路協議模塊、網路設備驅動模塊。

每個模塊各自具有不同的功能，但是它們具有一些相同的屬性。如：網路設備驅動、TCP/IP協議棧分別對上層io-net模塊和應用程序產生數據，兩者都可以被看作數據源；同時它們也接受上層發來的數據，又可以同時被看作數據的消費者。過濾模塊對向上的數據進行篩選，分協議進行處理；對向下的數據則進行相應的轉換，如進行網路地址轉換NAT。轉換模塊負責不同協議幀結構的轉換，在乙太網的工作環境下，它就負責對IP數據報進行乙太網幀的封裝和解包。

和QNX其它服務進程一樣，QNX的網路子系統也在內核外部空間運行。應用程序面對的是一個統一的網路介面，硬體相關的內容被完全包裝在網路子系統內。

QNX網路子系統的三個子模塊按層次分開，io-net模塊處於中心，是QNX網路的核心和重點，其它模塊都掛接在它上面。數據和信息的流動都必須經由io-net調度與轉發，所有其它模塊所面對的就是一個單一主體。這樣的中心交換結構，屏蔽了各個模塊間相互協調的複雜細節，在很大程序上方便了模塊的編寫工作；同時，io-net還是QNX的網路管理中心。任何網路協議和網路設備驅動程序都必須向io-net註冊，由它來載入，並接受io-net的配置和管理，用戶對網路狀態的查詢和管理也是通過io-net來實現的。

網路設備驅動

QNX網路設備驅動模塊處於網路硬體和io-net模塊之間。驅動模塊負責配置硬體使其正常工作，向io-net報告數據收發情況，接收和傳遞數據，接受io-net的調度和管理。QNX網路設備驅動程序依照以上功能，分為初始化、接收發送數據、網路設備信息統計幾個功能塊。要使網路設備工作正常，驅動程序就要對它進行一定的寄存器配置，同時，還要向QNX網路子系統註冊自己，表明網路設備的存在和網路通信能力，才能為系統和應用程序所用。在初始化工作完成以後，網路設備就進入了工作狀態，收發數據。設備信息的統計也是由設備驅動程序來完成的。

⑴初始化

初始化包括兩個方面，一方面是初始化網路設備，使其正常工作；另一個方面，是向io-net正確註冊驅動模塊，表明自己的屬性，方便上層正確操作。網路設備的初始化工作和硬體緊密相關，這裡就不一一描述。

驅動模塊向io-net載入自己的時候，系統遵循如下工作流程：

①io-net搜索全局的符合io_net_dll_entry。它定義了驅動的初始化函數，io-net會直接調用這個函數。

②初始化函數向io-net註冊驅動和相應的函數。

③初始化函數告訴io-net和它的模塊自己的通信能力。

經過以上流程以後，io-net中就建立起有關此驅動程序的數據和函數調用列表。驅動程序必須正確編寫初始化函數，並將該函數正確鏈接至io_net_dll_entry。

⑵從網路設備接收數據

當有包到達網路設備的時候，網路設備就會用某種方式通知驅動程序（例如中斷），此時，驅動程序就要採取某種策略來處理到來的幀或數據。通常驅動程序這時候需要做以下工作：

①通過DMA將包取回來；

②做相應的必要處理，如通知網路設備釋放當前幀的緩存，配置寄存器讓網路設備等待下一幀到來等；

③通過調用io-net的tx_up_start（）函數把包傳遞給上層模塊。

當上層所有的模塊都完成對這個包的處理以後，io-net調用我們驅動中的tx_done（）函數，它來做最後的處理工作。

tx_up_start（）函數是設備驅動中比較關鍵的函數，下面簡要部分一下這個函數的入口參數。

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--本驅動在io-net中的句柄，註冊時由io-net生成；

nptk_t *npkt --需要處理的包的指針；

int off--底層協議包頭長度，如乙太網幀頭部長度；

int framelen_sub--尾部填充的長度，對於乙太網這個值為零；

uint16_t cell、uint16_t endpoint--endpoint和cell是io-net在註冊的時候分配的用來區別不同的驅動；

uint16_t iface--介面號，可以讓同一個驅動負現多個相同硬體；

void *done_hdl--該指針指向tx_done（）函數需要的額外數據。

⑶向網路設備發送數據

當上層模塊需要硬體傳送包的時候，會調用io-net管理器的rx_down（）函數。

int(*rx_down)(npkt_t*npkt，

void *func_hdl）

rx_down函數入口參數中，npkt是指向需要傳送的數據的結構指針，func_hdl是相應驅動模塊在io-net中的句柄。其中npt結構包含許多成員，其中的重要成員如：

cell、endpoint、iface 需要處理該包的硬體標識

buffers 指向包的指針

tot_iov 包含數據包的所有I/O矢量

Framelen 所有數據的長度，以位元組為單位

驅動模塊在接收到io-net的調用后，就要配置網路設備，讓它完成數據的發送工作。網路設備發送數據所需要的信息都會在相應的數據結構中，如net_buf_t結構中保存了等待傳送的數據包的鏈接列表，配置DMA所需的物理地址在net_iov_t中等。驅動模塊要等待硬體完成這些包的傳送，並調用io-net的tx)done（）函數通知上層模塊驅動程序已經完成了數據的發送。

網路設備信息的統計

應用程序或者用戶可以通過網路信息介面nicinfo工具來了解網路工作狀態。信息的查詢都是通過io-net來進行的。驅動程序必須維護相應的狀態數據，方便io-net的查詢。網路設備有一些共同的狀態屬性，如收到和發出的包的個數、發送錯誤的包的個數等，不同的網路設備還會具有不同的屬性和狀態，這些都可以在驅動程序中用數據結構詳細列明。

需要維護的數據結構中，主要的是Nic_t，它包括四個子結構；

CustNicStats--網路信息入口；

EthernesStats_t--乙太網狀態；

GenStats_t--常用統計信息；

NetStats_t--網路信息（包含常用統計信息）。

以上是驅動程序需要維護的數據。當用戶或應用程序要查詢這些信息的時候，它們就通過Nicinfo工具對/dev/io-net/en0調用devctl（）函數來取得網路信息。信息的取得是必須通過io-net來完成的，io-net對信息的查詢則是通過調用io_net_register_funs_t結構中所指向的函數來取得信息的。例：

#include

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）；

}

結束語

網路設備的驅動是網路系統的最低層和最基礎的模塊，是如今嵌入式開發中首先要解決的問題之一。由於QNX具有微內核的特點，其網路設備驅動程序的開發不需要內核調試，更適合初學者掌握。本文對QNX操作系統及網路設備驅動程序的介紹，可以幫助讀者對相關內容作初步了解。

QNX的系統服務： * 多種資源管理器，包括各種文件系統和設備管理，支持多個文件系統同時運行，包括提供完全POSⅨ.1及UNⅨ語法的POSⅨ文件系統，支持多種快閃記憶體設備的嵌入式文件系統，支持對多種文件伺服器（如Windows NT/95、LAN Manager等）的透明訪問的SMB文件系統、DOS文件系統、CD－ROM文件系統等。

* 設備管理。在進程和終端設備間提供大吞吐量、低開銷介面服務。

* 圖形/窗口支持。包括QNX Windows、X Window System for QNX、對MS Windows NT/95和X Window系統的遠程圖形連接。

* TCP/IP for QNX。

* 高性能、容錯型QNX網路——FLEET，使得所有連入網路的計算機變成一個邏輯上的超級計算機。

* 透明的分散式處理。FLEET網路處理與消息傳遞和進程管理原語的集成，將本地和網路IPC統一起來，使得網路對IPC而言是透明的。

QNX的開放性：

* QNX的POSⅨ兼容性和其提供的UNⅨ特色的編譯器、調試器、X Window和TCP/IP都是UNⅨ程序員所熟悉的。

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

* 多種匯流排：CompactPCI、EISA、ISA 、MPE (RadiSys）、STD、STD 32、PC/104、PC/104－Plus、PCI、PCMCIA、VESA、VME。

* 各種外設：多種SCSI設備、IDE/EIDE驅動器、10M/100M乙太網卡、Token Ring網卡、FDDI介面卡、多種PCMCIA設備、快閃記憶體、音效卡等等。

華麗的圖形界面和快捷的運行速度

QNX有一個非常華麗的圖形界面，並且號稱運行速度比Windows或Linux更快。不用不知道，一用你會忘不掉：P

壟斷的微軟Windows操作系統和自由的Linux操作系統都是很多朋友熟知的計算機主要的操作系統。但是您聽說過QNX計算機操作系統嗎？如果我告訴您QNX操作系統運行的速度比Windows或Linux還快，而且用戶界面也十分華麗，您相信嗎？

別以為QNX是剛剛誕生的計算機操作系統，它早就在20年前就誕生了，但是QNX作為一種專業的操作系統，至今它還未能進入普通用戶的計算機為我們服務。其中的原因無疑是很複雜的。

有趣的發音

QNX的發音也十分有趣，大家知道Linux用漢語發音就是“里訥克斯”，而QNX的發音就是“cue-nix”：）。如果您使用的是Pentium處理器系列的計算機，那麼在這台計算機的硬碟上安裝QNX操作系統是很容易的事情，QNX可以在Windows下安裝，它和Linux一樣，是一種類UNⅨ的操作系統。另人驚異的是QNX也是免費的操作系統，可以直接到QNX的網站上下載這個原版操作系統。當然，購買一張QNX的CD-ROM也是很方便的。一張QNX的安裝盤CD-ROM售價為30美元。在QNX的主頁上有很詳細的介紹和資料，還有關於QNX的新聞及應用軟體可供用戶閱讀下載。

可以和Windows切換

有了QNX，您計算機里的操作系統不只是Windows獨霸了，QNX完全可以取代霸道的Windows平台。很多初學計算機的朋友因為接觸最多的是Windows平台，以至於他們誤認為Windows98就是“OS”的唯一選擇。現在不同了，使用QNX同樣也能很好的管理計算機了。

簡單的說，操作系統就是給計算機一個靈活的大腦，一個強健的心臟和突出的個性。沒有操作系統，計算機什麼也做不了，只能是一堆廢物。

QNX是由一家位於加拿大的QNX軟體系統公司（簡稱QSSL）推出的。該公司位於渥太華(加拿大城市）的市郊。最近從該公司傳來好消息說，該公司已經面向普通用戶推出了可以免費使用、非商業用的個人用戶版本的QNX實時平台或稱作QNX RTP，最小的在Windows下安裝文件只有24MB。當這個版本正式向公眾推出的時候，大約有400000人次從網上下載了這個QNX RTP版本。這大大出乎了意料，沒有想到竟然有這麼多人對這個操作系統感興趣。因為很多人在以前根本就沒有聽說過世界上還有這麼一個免費的QNX操作系統。

該公司已被RIM（Research In Motion）收購。

現在要在這麼一台電腦上試裝這個QNX操作系統。電腦的硬體配置為233 MHZ AMD K6 處理器，96MB內存，ATI All-in-Wonder Pro顯示卡，Sound Blaster AWE 32 音效卡，兩個硬碟驅動器和兩個CD-ROM驅動器，一個SCSI硬碟和一塊標準的網卡。

在安裝的過程中除了遇到一個小故障之外，一切還算順利。那塊SCSI卡沒有能被QNX自動配置。查閱QSSL公司的資料，該公司說他們正在努力的修正這個SCSI的問題。

如果您是一位有經驗的Linux用戶，那麼QNX會使您很快就能上手。雖然它和Linux有很大的區別。QNX RTP使用的命令和操作是和Linux的許多“shell”命令是兼容的。更令人滿意的是QNX的文件分級目錄（組織，文件名和目錄）和Linux幾乎是一樣的。可以說QNX RTP和舊的Linux是十分相象的。這對許多喜歡Linux，對Linux有一定實際操作經驗的用戶來說無疑是一個福音。QNX在他們手裡很快就能玩轉。

但QNX和Linux最大的不同就是QNX的圖形用戶界面設計的十分漂亮。儘管Linux使用的是經久世故的X Window系統，但是和QNX的稱為“Photon”的圖形用戶界面相比還是顯得Linux略勝一籌。

QNX RTP的圖形用戶界面－Photon MicroGUI非常酷

QNX的Photon MicroGUI窗口系統是最“酷”的GUI（圖形用戶界面）。安裝QNX后，你就會發現QNX的默認桌面背景“炫”得讓你暈倒，得讓人給你叫個醫生來。

另外要提到的是，QNX RTP 的運行速度是那樣的快，是否所有的用戶都能夠接受？沒有錯，在同樣的電腦硬體配置情況下，QNX確實運行速度要比其他的Windows系統要快得多。在使用滑鼠和窗口的操作界面下，QNX的運行速度確實是讓人滿意的。給人以一種“豪爽”的感覺。

以上關於QNX的優點介紹得讓你立刻想鼓掌，狠不得馬上下載一個QNX試一試，但是有些問題是要說清楚的。QNX儘管是非常好的一個操作系統。但是你平時主要工作如果需要處理電子表格，管理金融等等，那麼QNX可能不太適合你。因為能在QNX下運行的應用軟體並不多。這也是制約QNX發展的一個重要原因了。

但是也不必太擔心軟體不夠用的問題，起碼QNX能讓你進行很多基本的操作。你可以用QNX來計算數據，播放CD音樂，使用電子郵件程序，進行文字處理工作，簡單的圖象瀏覽，還有一些Linux上已經除去的屏幕保護程序，桌面背景轉換，軟體的安裝管理功能等等。甚至你還可以在QNX上添加專用版本的Real Player軟體，喜歡玩遊戲的朋友還可以安裝Quake這個著名的遊戲。所有在QNX上玩過Quake的朋友都說Quake在QNX上的運行速度比任何操作系統都要快。這確實是一個對遊戲迷來說是非常好的消息。

所有優點

好了，現在我們來總結一下QNX的所有優點：

速度極快：QNX的運行速度非常快，其他的操作系統沒有辦法和它相比。

系統非常安全：QNX上沒有計算機病毒，這是和Linux一樣的，所以QNX RTP不存在被病毒破壞資料的危險，只有在微軟Windows系統中才會有被病毒感染的噩夢。另外，QNX的用戶管理相當出色，它絕對不會讓一個沒有輸入正確密碼的人闖入計算機系統中。

QNX有一個最好的網頁瀏覽器：QNX里的網頁瀏覽器叫做“Voyager”，瀏覽網頁的速度快得象火箭。和Voyager相比，微軟的IE和網景公司的NC瀏覽器簡直就是一輛破舊的老爺車。但是這個Voyager瀏覽器目前還有些BUG，QSSL公司的軟體工程師正在改進它。

QNX的最大不同：QNX完全不像Windows，那是一件好事情。它是免費的操作系統，可以在網上下載安裝使用。它的使用和操作也十分的容易。