專家談物聯網操作系統的現狀與未來

專家談物聯網操作系統的現狀與未來

本刊記者楊迪娜

操作系統是物聯網時代的戰略制高點，今天PC和手機時代的操作系統霸主未必能在物聯網時代延續霸業。操作系統產業的規律是：當壟斷已經形成，后來者就很難顛覆，只有等待下一次產業浪潮。如今，一個全新的、充滿想象空間的操作系統市場機會正在開啟。

如此關鍵的產業環節必然是兵家必爭之地。ARM、谷歌、微軟、華為、阿里、海爾等國內外著名的IT企業紛紛推出物聯網操作系統，整個產業呈現出群雄逐鹿的壯觀景象。傳統的嵌入式系統公司也不甘示弱，紛紛通過開源和并購策略推出面向物聯網的軟件平臺，比如Intel、風河、芯科和Micrium。在一輪新的產業浪潮中，國內創業公司也走在風口浪尖上，他們紛紛推出自己的物聯網操作系統，比如慶科、Ruff和RT-thread。

回溯物聯網操作系統的發展歷程，2014年是個重要的、標志性的起點。正是從這一年開始，ARM、谷歌、微軟等國際巨頭陸續登場，形形色色物聯網操作系統進入了人們的視野，時隔3年，現在的情況是怎樣呢？各家企業的項目近況如何，已經有了哪些應用？這些都是業界非常關心的問題。嵌入式系統聯誼會于2017年11月12日在北京舉辦“物聯網操作系統現狀與發展前景研討會”，這次會議邀請產業屆專家和高校學者到會交流和發言。

ARM發力物聯網端側平臺

2016年，Arm公司320億全資被軟銀收購，在物聯網操作系統方面，Arm Mbed經過幾年的融合，發布了最新的5.5版本。其具有強大的生態系統支持，又因為Arm Cortex-M內核使用的巨大影響力，Arm Mbed操作系統的應用很容易在具體芯片上開發。

Arm Mbed 商務總監殷曉兵表示，目前物聯網操作系統的應用已經不能用碎片化來形容，呈現的是粉末化狀態，物聯網的安全事件也層出不窮，所以需要物聯網端側平臺的聚合與收斂。針對這一現狀，Arm Mbed操作系統在安全、云端、連接方面給出了良好的對策。

Arm Mbed 發布了Mbed uVisior,確保芯片開發的私密性；Arm的開發者平臺非常豐富，方便通信連接，包含核心開發工具、集成開發環境、分布式版本控制。

Arm還提供了Mbed Cloud，給出了端到云的連接方案。物聯網的應用其實不是在端側，而是在云端，端到云方案可以保證端到云的安全。目前正在構思的場景是Mbed操作系統和Cloud不嚴格綁定，可以用Mbed操作系統連接各種云端，落地自己的云服務。Arm借助于Cortex-M內核系列的落地能力，可以提供友好界面，幫助云端用戶提供商落地云服務。目前百度、華為、研華科技等都是Arm的合作伙伴，可以自行完成和云端的對接。

Arm重視物聯網操作系統的安全性，推出了PSA安全架構，其基于現有的安全技術，如芯片、軟件做系統化整理，會形成不同的安全級別；整理出有效的安全實踐，加入PSA指導意見中，形成IO級安全指導。

國產嵌入式操作系統驅動物聯網快速發展

中國物聯網芯片及MCU廠商將大規模崛起，現在，國內像樂鑫信息科技公司做的物聯網芯片及開發板嶄露頭角，未來國內的眾多物聯網設計公司會快速發展、占據主導位置，未來的中國則會主導物聯網行業的發展、制造、創新、應用。我們身處其中，這是好的物聯網技術開發的基礎。做物聯網操作系統需要不斷積累，才會解決重大問題，去適應不同層次的應用需求。最近幾年，我們愈發看到物聯網操作系統的重要價值。

上海睿賽德電子科技公司COO 鄒誠先生在本次聯誼會上介紹到，RT-Thread是一個RT操作系統內核，誕生于2006年，由熊譜翔先生帶領開發而成，完全開源，極小體積；被眾多行業主流企業采用，經過市場的充分驗證。RT-Thread是國內自主開發的原創RT操作系統，從內核到中間件完全自主開發，是獨立的RT操作系統服務商，是一個中立系統，對芯片、IP核、云端都中立，就是要把中間軟件做好、開發好，為軟件應用提供便利。RT-Thread3.0 的面世會加速物聯網產品的落地，其可以降低產品開發周期、提升終端軟件質量、加快端云互聯對接、方便應用服務部署。

RT-Thread 還擁有特色組件—Persimmon UI，支持多點觸摸操作，實現滑屏、拖拽、旋轉、縮放等多種界面動畫增強效果；包括按鈕、圖片框、列表、面板、card，wheel等基礎控件，及窗口上懸浮帶透明效果控件，使用類似signal/slot的方式，靈活地把界面事件映射到用戶動作；支持TTF矢量字庫，針對MCU優化的自定義圖像格式，大幅提升圖片加載和渲染速度。

最后鄒誠還介紹RT-thread 在國產芯片企業上的合作進展。RT-thread身處其中，這是物聯網技術開發的基礎。做物聯網操作系統需要不斷積累，才會解決重大問題，去適應不同層次的應用需求。

依托通信技術發展物聯網操作系統

華為公司Lite OS開源發展團隊總經理鐘優平在發言中談到，頂尖的運營商將物聯網作為長期戰略建設，大部分運營商在積極尋求物聯網機會。公共事業、車聯網等是運營商物聯網最佳切入點。運營商的發展也面臨著商業碎片化、缺乏統一的操作系統、技術覆蓋等眾多挑戰。蜂窩物聯網技術可以幫助運營商很好地解決在物聯網建設中的很多問題。站在運營商的角度看，移動運營商可選的蜂窩通信技術有3G、4G、GSM等，但這些不是未來的主流，未來使用較多物聯網接入技術的有可能是NB-IoT、eMTC這樣的網絡，其接入技術簡單、功耗低、流量低。

基礎設施如基站建設完成之后，如何利用它讓物聯網應用變現是最大的問題。Huawei LiteOS是華為物聯網方案的重要組成部分，其可降低智能終端的開發門檻，縮短開發周期。它是輕量級的物聯網操作系統，有強大的端云互通能力，簡化終端與平臺的連接，是成熟商用的物聯網終端操作系統，已經大量支持華為內部產品。

Huawei Lite OS也是開放的物聯網操作系統，不斷地在擴大它的生態。希望快速把終端產業發展起來，讓連接的價值變現。

物聯網操作系統要面向應用

華東師大計算機科學與軟件工程副教授沈建華老師在發言上談到：許多基于MCU的嵌入式系統都沒有操作系統，代碼很難維護，發展到后來，慢慢使用C和RT操作系統。嵌入式系統的實時操作系統工作方式是：內核任務管理+可選的基本應用組件(FAT、GUI、TCP/IP等)，相對比較簡單，主要是采集和控制。設計沒有統一標準，很被動，沒有框架，加上應用的多樣性，嵌入式應用粉末化現象嚴重。一句話：傳統嵌入式開發像一盤散沙。

近些年，物聯網的崛起給嵌入式系統帶來巨大機會，智能硬件需要接入Internet的嵌入式系統，物聯網想要快速發展，必須像PC、移動開發那樣方便、標準化，慶科公司從自己做起。MiCO 操作系統是慶科公司自己打造的操作系統—針對微控制器(MCU)的物聯網應用——物聯網操作系統。它不是一個簡單的RT操作系統，而是包含大量物聯網應用中間件的軟件組件包；具有易用、穩定、高效、安全的特點，適配幾乎所有主流MCU和SoC，物聯網操作系統在盡量保持接口一致性的前提下，應不斷完善、抽象、迭代，要有產品思維。 操作系統產品是用出來的，由于物聯網設備端的離散性，近期物聯網操作系統會呈現多樣性，物聯網操作系統的發展需要生態支持，如芯片廠商、IDH、開發者的共同努力。物聯網操作系統的商業化路漫漫，需要很大投入，非短期商業行為所能建立。

物聯網操作系統的互聯網思維

Ruff CTO鄭曄在下午會議上講到：目前，硬件研發的困局是嵌入式領域的工程師相對少，入門門檻很高。物聯網應用研發的問題是：硬件制造商在編造應用，進展速度緩慢。

Ruff給出的解決方案是應用、平臺、硬件分開，不同的人做不同的工種。現代程序設計語言使用JavaScript，面向應用的抽象使用led.turnOn()，提供生產支持，支持 MCU，分離應用與硬件配置。應用可以在不同硬件上移植，軟硬件之間只需適配接口。應用在開發時不必知道具體的硬件，只要在交付時，將應用部署在硬件上即可，實現了二者的分離，這樣可以各自獨立發展。研發和生產可以采用不同的硬件，在研發期采用既有硬件進行測試，在完成需求驗證之后，再根據情況生產實際的硬件。

嵌入式系統聯誼會秘書長何小慶在下午的會議中做了“物聯網操作系統的研究與思考”的總結發言，他指出嵌入式操作系統的演進從1980年的RT操作系統 kernel開始、到了1990年有了RT操作系統、2000年之后開源的Linux開始風行、2010年的Android主導了移動終端市場并輻射嵌入式應用，到如今開始的物聯網操作系統(物聯網 操作系統)新時代。由此可以看出，每隔十年嵌入式操作系統都將歷經了重大的變革。2016年風河公司在紐倫堡Embedded World 大會上分析物聯網設備有8大需求：模塊可升級的架構、不同級別的設備軟件可伸縮、物聯網設備安全、虛擬化、性能和可靠性、連接性、豐富的UI和認證技術。面對越來越多應用和技術發展的需求，物聯網操作系統呼之欲出，何小慶指出，遺憾的是無論是學術界還是產業屆對于物聯網操作系統 還沒有明確的定義、準確的內涵和外延的闡述。

物聯網操作系統的市場情況是：十幾種物聯網操作系統都處在發展初期，沒有看到產業鏈生態環境對此做出積極反映，目前還很少看到和聽到國內和國外企業宣稱在使用某種物聯網操作系統， Eclipes 基金會2016年物聯網開發者調查報告顯示，開源Linux和RT操作系統還是主流，活躍在物聯網市場。何小慶最后希望不論是企業、高校還是工程師，對物聯網操作系統的重要性要有認識，對技術要有儲備，對發展的困難要準備。