Zephyr V4.1.0 发布

Zephyr v4.1.0 如期在 2025.3.7 发布，该版本支持截止日期为 2025.11.14。

官方 Release 博客详细概述 v4.1.0 新功能和亮点的摘要，Release note 可以找到细节，视频对新功能进行了 demo 演示，本文一二级标题列出主要更新内容，正文文字列出个人关注的内容。

这次版本的更新，性能改进、支持 IAR 工具链、Rust 等。

重大变化 链接到标题

  • 性能提升：内核对象的速度，尺寸均有大幅改善。添加“thread_metric” RTOS 基准测试的官方接口支持。
  • 实验性支持 IAR 编译器
  • 开始支持 Rust
  • 导入新的 USB MIDI 2.0 设备驱动程序
  • 新增 70 个主板和 11 个扩展板

内容摘要 链接到标题

修补漏洞 链接到标题

CVE 2025-1673 https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/security/advisories/GHSA-jjhx-rrh4-j8mx CVE 2025-1674 https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/security/advisories/GHSA-x975-8pgf-qh66 CVE 2025-1675 https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/security/advisories/GHSA-2m84-5hfw-m8v4

API 变化 链接到标题

删除

  • 旧版蓝牙 HCI 驱动程序 API 被删除，被取代为 Bluetooth HCI APIs
  • CAN 相关
    • CAN_MAX_STD_ID （由CAN_STD_ID_MASK取代） 和 CAN_MAX_EXT_ID （由CAN_EXT_ID_MASK取代） 被删除
    • can_get_min_bitrate（由can_get_bitrate_min取代） 和 can_get_max_bitrate (can_get_bitrate_max取代） 被删除
    • can_calc_prescaler被删除
  • CONFIG_NET_SOCKETS_POSIX_NAMES被移除
  • 删除video_pix_fmt_bpp(video_set_stream取代）
  • 弃用CONFIG_PM_DEVICE_RUNTIME_EXCLUSIVE(CONFIG_PM_DEVICE_SYSTEM_MANAGED取代）
  • z_pm_save_idle_exit被删除
  • 移除z_arch_esf_t(struct arch_esf取代）
  • 移除CONFIG_NET_PKT_BUF_DATA_POOL_SIZE和CONFIG_NET_TCP_ACK_TIMEOUT

弃用

  • 蓝牙（BLE） -bt_le_set_auto_conn() API 已弃用
    • 弃用 CONFIG_BT_DIS_MODEL 和 CONFIG_BT_DIS_MANUF ， 新选项 CONFIG_BT_DIS_MODEL_NUMBER_STR 和 CONFIG_BT_DIS_MANUF_NAME_STR 用于设置设备型号和制造商名称字符串。 -弃用 CONFIG_BT_BUF_ACL_RX_COUNT
  • 弃用 stream_flash_erase_page()， 改用 flash_area_erase() 或 flash_erase() 实现擦除功能。
  • 管道 API 变更
    • k_pipe_put() → k_pipe_write()
    • k_pipe_get() → k_pipe_read()
    • k_pipe_flush() 和 k_pipe_buffer_flush() → k_pipe_reset()
    • 移除动态管道分配功能（如 k_pipe_alloc_init() 和 k_pipe_cleanup()）。 • 弃用 CONFIG_PIPES Kconfig 选项
    • 移除管道字节数查询接口（k_pipe_read_avail() 和 k_pipe_write_avail()）。
  • 弃用 TinyCrypt 加密库：上游版本停止维护，推荐改用 PSA Crypto API。
  • CONFIG_NATIVE_SIM_NATIVE_POSIX_COMPAT 调整为默认关闭，并将弃用。
  • HWMv1 板级名称别名（自 v3.7 起标记为弃用）已删除（https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/issues/82247)。

新增加

  • 架构
    • CONFIG_ARCH_HAS_CUSTOM_CURRENT_IMPL
    • CONFIG_RISCV_CURRENT_VIA_GP
  • 蓝牙：涉及音频，Host，Mesh，Service
  • 构建系统：为 sysbuild 新增SB_CONFIG_MCUBOOT_MODE_SWAP_USING_OFFSET支持 MCUBOOT 偏移模式
  • Crypto
    • CONFIG_MBEDTLS_PSA_STATIC_KEY_SLOTS
    • CONFIG_MBEDTLS_PSA_KEY_SLOT_COUNT
  • I3C
    • CONFIG_I3C_TARGET_BUFFER_MODE
    • CONFIG_I3C_RTIO
    • i3c_ibi_hj_response()
    • i3c_ccc_do_getacccr()
    • i3c_device_controller_handoff()
  • Management
    • hawkBit
      • 子系统改为状态机实现
      • CONFIG_HAWKBIT_TENANT
      • CONFIG_HAWKBIT_EVENT_CALLBACKS
      • CONFIG_HAWKBIT_SAVE_PROGRESS
    • MCUmgr：镜像管理 MGMT_EVT_OP_IMG_MGMT_DFU_CONFIRMED 新增镜像数据字段 img_mgmt_image_confirmed
  • MCUboot：配置加密密钥时，已签名的十六进制文件（signed hex）的镜像头会自动标记加密标志
  • 网络：涉及 Coap，DHCP，DNS，以太网，HTTP，IPv4，IPv6，LwM2M，MQTT-SN，OpenThread，Sockets
  • Video：新增 video_set_stream 取代 video_stream_start 和 video_stream_stop

主板 & 扩展板 链接到标题

新增 70 个主板和 11 个扩展板，详见 release note。

驱动 链接到标题

涉及多个驱动，本次更新多为新增驱动实现，详见 release note。

实例 链接到标题

新增 22 个实例，详见 release note。

其它显著的变化 链接到标题

  • ​PSA Crypto API：引入头文件 key_ids.h 管理持久化密钥 ID 分配，需按用户类型定义 ID 范围。
  • Twister 配置：移除空格分隔列表支持，提供迁移脚本 twister_to_list.py。
  • Ztest 测试：测试用例名称新增套件名前缀，格式为 <场景>.<套件>.<测试>，支持简化名称输出。
  • HTTP 服务器：支持动态资源的 PUT、PATCH 和 DELETE 方法。
  • ​驱动 API：通过可迭代区段和 DEVICE_API_IS 宏支持设备 API 兼容性检查，优化 Shell 命令自动补全。
  • ​板级文档：新增硬件特性搜索功能，使用指令 zephyr:board-supported-hw 自动列出开发板支持的硬件特性

关于内核性能 链接到标题

Zephyr 4.1 发布的官方博客中有两张图表分别是

3.7 和 4.1 的性能对比:

self_cmp 可以看出在 Zephyr 在内核性能优化上一直在努力，从内核对象和调度性能方面都有一定的提升

4.1 和其它 RTOS 的性能对比

cmp 大多数情况下 Zephyr 和 ThreadX 的性能相当，大幅优于 FreeRTOS。

在社区和 RTOS 使用者中对 Zephyr 的性能对比由来已久，例如： https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/discussions/79785#discussioncomment-12097036 Zephyr 4.1 将性能提升作为重要变化之一提出可能对这些比较的一个回应。

事实上，Zephyr 的内核性能和其内核配置息息相关，网络上对与 Zephyr 做对比的 RTOS 大多只是拉下 Zephyr main branch 来直接测试，这样比较的结果并不准备。

另外从实际应用上看，在 MCU 性能不断提升的今天，不十分关注实时性的系统就算不做优化配置 Zephyr 也不会影响其应用的性能，真的涉及到要抠实时性能时会进行进行的配置和测量，乃至于针对芯片架构进行上优化。

对于成熟的 RTOS 来说单纯通过性能来判断其优劣过于片面，可以说是无用之争。一个 RTOS 是否成功，性能只是其中一方面，其社区与治理模式，安全保障，​跨平台适配，生态支持等也都是其重要的衡量标准。最后市场说明一切。