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RT-Thread 内核架构图

从上图可以看到，RT-Thread实时内核的实现包括：对象管理、线程管理及调度器、线程间通信管理、时钟管理及内存管理等等，内核最小的资源占用情况是 3KB ROM，1.2KB RAM

一般执行顺序是：系统先从启动文件开始运行，然后进入 RT-Thread 的启动 rtthread_startup() ，最后进入用户入口 main()，如下图所示：

rtthread_startup() 函数的代码如下所示：

这部分启动代码，大致可以分为四个部分：

（1）初始化与系统相关的硬件；

（2）初始化系统内核对象，例如定时器、调度器、信号；

（3）创建 main 线程，在 main 线程中对各类模块依次进行初始化；

（4）初始化定时器线程、空闲线程，并启动调度器。

自动初始化机制是指初始化函数不需要被显式调用，只需要在函数定义处通过宏定义的方式进行申明，就会在系统启动过程中被执行。

用来实现自动初始化功能的宏接口定义详细描述如下表所示：

系统中总共存在两类线程，分别是系统线程和用户线程。

线程管理是通过结构体struct rt_thread ，包含了优先级、线程名称、线程状态等信息

线程具有独立的线程栈，当进行线程切换时，会将当前线程的上下文存在栈中，当线程要恢复运行时，再从栈中读取上下文信息，进行恢复。

线程状态分：初始，就绪，运行，挂起，关闭

系统线程：空闲线程和主线程

涉及到的主要函数如下

时钟节拍和定时器

线程的延时、线程的时间片轮转调度以及定时器超时等离不开时钟节拍，是系统运行的心跳

定时器分HARD_TIMER 模式与 SOFT_TIMER 模式，机制分单次触发和周期触发两种

定时器链表 rt_timer_list。系统新创建并激活的定时器都会按照以超时时间排序（Skip List算法）的方式插入到 rt_timer_list 链表中。

设计到主要函数

信号量，互斥量和事件集三种方式

信号量：二值，多值，优先级反转，生产者和消费者问题

互斥量：优先级继承算法解决优先级反转的问题，其他和二值信号量类似

事件集：一对多，多对多的同步

涉及到函数实现

邮箱，消息队列，信号

邮箱：开销比较低，效率较高。每封邮件容纳固定四字节内容，一般用于传递数据指针

消息队列：邮箱的扩展，用于线程间的消息交换、使用串口接收不定长数据等。先进先出。

信号：软中断，用来通知线程发生了异步事件，用做线程之间的异常通知、应急处理

涉及到的函数实现

总体上可分为两类：内存堆管理与内存池管理，而内存堆管理又根据具体内存设备划分为三种情况：

第一种是针对小内存块的分配管理（小内存管理算法，一般小于2MB）；

第二种是针对大内存块的分配管理（slab 管理算法）；

第三种是针对多内存堆的分配情况（memheap 管理算法）

涉及到的函数实现

内存池，采用链表串联的结构，提高效率和减少碎片。

涉及到的函数实现

RT-Thread内核相关的一些机制和Free RTOS，uCos都有相似之处，也加入了一些特有的机制，比如内核的一些算法，启动流程+自动初始化机制，内存优化算法等，为用户提供了更便捷的服务，让用户更放心的专注应用的开发，简化了流程。