Xenomai ist aus dem ehemaligen RTAI/fusion hervorgegangen und war bis Oktober 2005 der Entwicklungszweig von RTAI. Xenomai verfolgt den sogenannten Dual-Kernel-Ansatz. Dabei wird der Linux-Kernel nur so weit modifiziert, dass er nahtlos mit dem Xenomai-Mikrokernel zusammenarbeitet. Letzterer verfügt über einen eigenen Scheduler, der für die Ausführung der harten Echtzeit-Tasks verantwortlich ist und deshalb jederzeit in der Lage sein muss, den Linux-Kernel in seiner Ausführung zu unterbrechen. Linux wird somit zu einem untergeordneten Teil des Gesamtsystems, dem in wichtigen Bereichen wie der Interrupt-Verwaltung die Kontrolle über die Hardware entzogen wird. (non)