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物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)到底是什么?

Wildesbeast ? 來源:今日頭條 ? 作者:儒安能源、智造未 ? 2020-01-19 09:02 ? 次閱讀

物聯(lián)網(wǎng)IoT)是目前最新最熱的技術(shù)熱點之一,也是這個信息化時代的重要發(fā)展節(jié)點。相對于互聯(lián)網(wǎng)而言,物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)在于“萬物相連” 。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡;其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信,也就是物物相息。

盡管物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形態(tài)受到普遍看好和關(guān)注,但是“連接、區(qū)別、識別、溝通、操作”這五大問題一直如影隨形,可以說只有這些問題得到很好的解決和兼顧,才能繼續(xù)應對安全性、易用性、低成本等問題。在互聯(lián)網(wǎng)“人與人”之間的信息交換和共享基礎上,進一步擴展實現(xiàn)“物與物”“人與物”之間的信息交換和共享。

因此,我們都非常關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)時代的操作系統(tǒng)。下面我們將對這些問題一一進行探討:

1.什么是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)?

2.物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)有哪些特點?

3.物聯(lián)網(wǎng)需要怎樣的操作系統(tǒng)?

什么是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)?

提到操作系統(tǒng),第一時間我們就會想到運行在電腦上的Windows、Linux,想起運行在手機上的安卓和iOS。這些程序直接運行在“裸機”設備的最低層,搭建起其他軟件、應用運行的環(huán)境與基礎。得益于操作系統(tǒng)的興起、完善,才促成了軟件與應用的興起,鑄就了輝煌的PC時代與移動互聯(lián)網(wǎng)時代。

而談到物聯(lián)網(wǎng),往往與之相關(guān)的形容詞是“碎片化”和“術(shù)業(yè)有專攻”。無論是底層的連接還是上層的應用服務,都特別強調(diào)專業(yè)化。與傳統(tǒng)的嵌入式設備相比,物聯(lián)網(wǎng)感知層的設備更小、功耗更低,還需要安全性及組網(wǎng)能力,物聯(lián)網(wǎng)通信層需要支持各種通信協(xié)議核協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換,應用層則需要具備云計算能力。在軟件方面,支撐物聯(lián)網(wǎng)設備的軟件比傳統(tǒng)的嵌入式設備軟件更加復雜,這也對嵌入式操作系統(tǒng)提出了更高的要求。為了應對這種要求,一種面向物聯(lián)網(wǎng)設備和應用的軟件系統(tǒng)——物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。同時物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng),并不簡單局限于“邊緣側(cè)的操作系統(tǒng)”,嵌入式操作系統(tǒng)只是完成了物理硬件的抽象,并不能真正代表未來的物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)調(diào)度“物體”本身,操作系統(tǒng)對“物體”的調(diào)度過程通過層層分發(fā)、層層下達, 通過調(diào)度云、邊、端,不同層級中不同設備的計算資源而實現(xiàn)。

因此,物聯(lián)網(wǎng)中的操作系統(tǒng)涉及到芯片層、終端層、邊緣層、云端層等多個層面。單一層次的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)與安卓在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位和作用類似,實現(xiàn)了應用軟件與智能終端硬件的解耦。就像在安卓的生態(tài)環(huán)境中,開發(fā)者基本不用考慮智能終端的物理硬件配置,只需根據(jù)安卓的編程接口編寫應用程序,就可以運行在所有基于安卓的智能終端上一樣,物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的作用也是如此。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)有哪些特點?

在上文闡述的行業(yè)背景下,我們發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)的個人計算機操作系統(tǒng)和智能手機類操作系統(tǒng)不同,它具備物聯(lián)網(wǎng)應用領(lǐng)域內(nèi)的以下特點:

1、內(nèi)核尺寸伸縮性以及整體架構(gòu)的可擴展性。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展即將進入一個小的爆發(fā)期,所以面對一輪輪的技術(shù)革新甚至換代時,整體架構(gòu)的靈活性和可擴展性可以說決定了一個企業(yè)的商業(yè)命脈。同時,為了適應不同的應用場景下的技術(shù)要求,內(nèi)核尺寸的伸縮性也是需要面對的問題。

2、內(nèi)核的實時性。

對于非搶占式調(diào)度方式的內(nèi)核很難滿足關(guān)鍵性動作的實時性要求,比如常見的中斷響應和多任務調(diào)度等情況下,操作系統(tǒng)的實時性便有了更高的要求,特別是對于大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應用而言,有意義的響應時間決定了市場的接受度。

3、高可靠性 。

在物聯(lián)網(wǎng)的應用環(huán)境下,面對海量節(jié)點可以說設備一經(jīng)投入使用,就很難再去維護。所以平均無故障運行時間和在一些嚴苛環(huán)境下的性能表現(xiàn)就顯得尤為重要。而在一向很注重信息安全的機密機構(gòu)的數(shù)據(jù)安全性,引發(fā)了業(yè)內(nèi)關(guān)于開源機制、VMM機制等的廣泛討論。

4、低功耗。

由于物聯(lián)網(wǎng)的應用場景和網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)量增多,低功耗是一個非常關(guān)鍵的指標。所以在整體架構(gòu)設計的時候,就需要加入一些休眠模式、節(jié)能模式、降頻模式等邏輯判斷,以延長續(xù)航能力。

物聯(lián)網(wǎng)需要怎樣的操作系統(tǒng)?

在最低層的硬件平臺之上,有物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)內(nèi)核和外圍功能模塊,加上集成開發(fā)環(huán)境,這些子系統(tǒng)之間相互配合,共同組成一個完整的面向各種各樣物聯(lián)網(wǎng)應用場景的軟件基礎平臺,一起支撐了物聯(lián)網(wǎng)的具體應用。

具體地說,物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)除具備傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的設備資源管理功能外,還具備下列功能:

1、屏蔽物聯(lián)網(wǎng)碎片化的特征,提供統(tǒng)一的編程接口;

2、物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境培育;

3、降低物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)的成本和時間;

4、為物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理奠定基礎。

針對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的外圍功能模塊,也有一些特殊的要求:

1、支持應用程序的遠程升級。

上文說到,因為物聯(lián)網(wǎng)的種種應用環(huán)境和條件限制,遠程升級是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)在升級方式上的唯一選擇,當然同時也是最為低成本的選擇。

2、外部存儲。

支持硬盤、USB stick、Flash、ROM等常用存儲設備,以便在網(wǎng)絡連接中斷的情況下,起到臨時存儲數(shù)據(jù)的作用。

3、對物聯(lián)網(wǎng)常用的無線通信功能要內(nèi)置支持。

在公共網(wǎng)絡、近場通信、桌面網(wǎng)絡接口之間,要能夠相互轉(zhuǎn)換,能夠把從一種協(xié)議獲取到的數(shù)據(jù)報文,轉(zhuǎn)換成為另外一種協(xié)議的報文發(fā)送出去。除此之外,還應支持短信息的接收和發(fā)送、語音通信、視頻通信等功能;

4、 網(wǎng)絡功能。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)必須支持完善的TCP/IP協(xié)議棧,包括對IPv4和IPv6的同時支持。但TCP/IP協(xié)議棧是面向互聯(lián)網(wǎng)設計的通信協(xié)議棧,由于物聯(lián)網(wǎng)本身特征與互聯(lián)網(wǎng)有很大差異,TCP/IP協(xié)議棧在應用到物聯(lián)網(wǎng)的時候,面臨許多問題和挑戰(zhàn),需要對TCP/IP協(xié)議棧做一番優(yōu)化改造。

5、支持完善的GUI功能。

圖形用戶界面一般應用于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端中,完成用戶和設備的交互。GUI應該定義一個完整的框架,以方便圖形功能的擴展。同時應該實現(xiàn)常用的用戶界面元素,比如文本框、按鈕、列表等。

小結(jié)

目前物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的市場情況是:十幾種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)都處在發(fā)展初期,產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)環(huán)境對此并未做出積極反映,目前還很少看到和聽到國內(nèi)外企業(yè)在使用某種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的信息。同時,開源Linux和RT操作系統(tǒng)還是主流,活躍在物聯(lián)網(wǎng)市場。

操作系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)時代的戰(zhàn)略制高點,今天PC和手機時代的操作系統(tǒng)霸主未必能在物聯(lián)網(wǎng)時代延續(xù)霸業(yè)。操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)律是:當壟斷已經(jīng)形成,后來者就很難顛覆,只有等待下一次產(chǎn)業(yè)浪潮。如今,一個全新的、充滿想象空間的操作系統(tǒng)市場機會正在開啟。

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