天仪33卫星 – 采用 Rust 编写的实时 Linux 内核子系统

太空技术领域迎来了一项开创性的发展，北京时间 12 月 9 日上午 7:39，天仪33卫星从酒泉卫星发射中心发射升空。 该卫星是一颗重 50 公斤的实验科学仪器。它配备机载计算机，搭载了北京邮电大学自主研发的操作系统 —— 基于Rust 的双内核实时操作系统RROS。这标志着 Rust 在高性能、任务关键型系统中的应用迈出了重要的一步，并有望彻底改变未来卫星运行的方式。

RROS支持 Linux程序无感迁移原生运行，同时将兼容实时操作系统的标准编程接口，易于融入主流实时嵌入式操作系统生态。在双内核架构基础上，RROS的实时内核完全基于Rust编程语言开发，提升了实时内核的稳定性，使其更好地适用于高可靠需求的卫星场景。相较传统单内核嵌入式实时操作系统，RROS具有通用性强、适配性广的优点。

传统上，卫星依赖专门的实时操作系统（RTOS）来处理具有严格时间限制的关键任务。这些RTOS通常是专有的，缺乏Linux的灵活性和可移植性。

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在天仪33卫星的 RTOS 内核中使用 Rust 具有以下几个优点：

• 内存安全：Rust 的核心设计在编译时消除了整类内存错误，显著提高了系统的可靠性和安全性。
• 性能：Rust 以其卓越的性能而闻名，非常适合对每一毫秒都极为重要的实时应用。
• 并发性：Rust 强大的并发特性使开发人员能够为多核处理器编写高效可扩展的代码，这对现代卫星系统至关重要。
• 开源：RROS 内核在 GPLv2 许可下开源，可实现更广泛的协作和社区贡献，从而加速开发和创新。

双内核设计提高性能和灵活性

天仪33卫星采用双内核架构，结合了通用任务的常见 Linux 内核与用 Rust 编写的新开发的RTOS内核。

这种方法兼具以下优势：

• Linux 内核：处理数据压缩、机器学习模型处理和文件管理等常规任务。
• RTOS 内核：确保关键任务如空间定位、科学数据收集和通信的响应时间保证。

这种双内核设计带来了诸多好处：

• 灵活性：开发人员可以充分利用 Linux 软件库和工具的庞大生态系统来处理通用任务。
• 可预见性：RTOS 内核保证了一致的性能，消除了抖动，确保了关键功能的可靠运行。
• 效率：两个内核之间任务的分离可实现资源利用和功耗管理的优化。

关于 RROS 内核

RROS 内核带来了超越 RT-Linux 等现有解决方案的实时功能。它提供了专用任务调度程序、同步机制、内存分配子系统以及专门为实时应用设计的网络堆栈。这使得天仪33卫星能够自信地处理高精度任务，并为未来的太空任务开辟了新的可能性。

该内核由北京邮电大学的研究团队开发，并以开源方式发布在 GitHub 上。

此外，团队还提供了一个演示视频，展示了使用 qemu 虚拟机的内核操作演示。

源自：北京邮电大学，百度百科

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