El mundo de la informática está lleno de sistemas intrincados diseñados para satisfacer necesidades específicas. Una de esas tecnologías especializadas es el sistema operativo en tiempo real (RTOS) . Actuando como la piedra angular de muchas aplicaciones de alta demanda, un RTOS facilita las tareas que requieren operaciones precisas, confiables y eficientes, manteniendo las ruedas de nuestro mundo digital girando sin problemas.

¿Qué es un sistema operativo en tiempo real (RTOS)?
Un RTOS es un sistema operativo diseñado explícitamente para administrar recursos, ejecutar programas y procesar datos para aplicaciones en tiempo real. Lo que diferencia a un RTOS de otros sistemas operativos es su enfoque principal: respuestas rápidas y predecibles a eventos o entradas de datos.

Aquí, “tiempo real” significa que el sistema se adhiere a las “restricciones en tiempo real”, o plazos operativos establecidos desde el inicio del evento hasta la respuesta del sistema. Estas respuestas pueden necesitar ejecución en segundos, milisegundos o incluso microsegundos, según las demandas de la aplicación.

Si bien Linux, por ejemplo, es un popular sistema operativo de uso general que destaca por su conjunto de funciones y su interfaz de usuario, también muestra la dualidad de ser utilizado como sistema integrado o RTOS. Esto destaca la adaptabilidad de algunas plataformas para atender diversas necesidades, enfatizando el papel fundamental que desempeñan en diferentes aplicaciones.

Los RTOS son indispensables en muchas aplicaciones críticas, que abarcan desde sistemas integrados en dispositivos médicos y controles de navegación de aeronaves hasta procesos industriales, telecomunicaciones y robótica.

¿Por qué usar un RTOS?
La característica principal de un RTOS es su previsibilidad. Con un RTOS, los desarrolladores pueden garantizar que las tareas específicas se ejecuten dentro de un marco de tiempo fijo. Esta característica es fundamental en los sistemas en los que incluso los retrasos menores pueden volverse críticos, como los sistemas de soporte vital o los mecanismos de control del tráfico aéreo, o cuando los procesos o subprocesos deben ejecutarse dentro de un período de tiempo específico.

Además, un RTOS ofrece un control sólido sobre los recursos del sistema. Permite a los desarrolladores administrar la asignación de potencia de procesamiento, asegurando que las tareas críticas tengan prioridad sobre las menos vitales. Esta función ayuda a evitar sobrecargas del sistema o "cuellos de botella" que pueden ralentizar o bloquear el sistema.

Por último, a pesar de su naturaleza especializada, la mayoría de los RTOS están diseñados para ser compactos y eficientes, y requieren menos memoria y energía que muchos sistemas operativos de uso general. Esta cualidad los hace ideales para dispositivos con limitaciones de recursos, como los sistemas integrados.

Con esta base sobre qué es un RTOS y por qué es beneficioso, exploraremos más a fondo los tipos de RTOS, sus requisitos, cómo funcionan y cómo SUSE puede ayudar con las implementaciones de RTOS basadas en Linux en las siguientes secciones.

Tipos de RTOS
Debemos entender que 'Real-Time' no es un concepto monolítico; en cambio, hay tres categorías de sistemas operativos en tiempo real:

Sistemas operativos duros en tiempo real : estos sistemas están diseñados para aplicaciones en las que el incumplimiento de una fecha límite se considera una falla del sistema. Por ejemplo, en un sistema de frenos antibloqueo, no responder a tiempo a la lectura de un sensor podría ser catastrófico.

Sistemas operativos suaves en tiempo real : en estos sistemas, perder una fecha límite es indeseable pero no catastrófico. Por ejemplo, en un servicio de transmisión de video, una demora en el procesamiento de datos puede causar una falla temporal en el video, pero el sistema continúa funcionando.

Sistemas operativos firmes en tiempo real : estos sistemas se encuentran entre RTOS duros y blandos. Aquí, el incumplimiento de una fecha límite todavía se considera una falla del sistema, pero no tiene consecuencias catastróficas. Por ejemplo, en los sistemas de fábrica automatizados, si un componente no está en el lugar correcto en el momento correcto, puede generar problemas de producción pero no consecuencias peligrosas inmediatas.

Linux, por ejemplo, se puede configurar como un sistema operativo suave en tiempo real usando su kernel estándar o como un sistema operativo duro en tiempo real usando parches como PREEMPT_RT (Real-Time Patch).