物聯網環境下的嵌入式操作系統

文/高杰

物聯網作為互聯網的延伸，其應用領域正逐步拓寬。由于物聯網中的設備節點眾多，如果使用統一的操作系統，則很難滿足不同設備的實際需要。若是運用多個操作系統，將會導致系統的開發成本增大。為了有效解決這一問題，可對嵌入式操作系統進行應用，通過技術特性的改進，從而使其滿足物聯網的運行要求。借此，下面重點對物聯網環境下嵌入式操作系統技術展開研究。

1 嵌入式操作系統的特點

嵌入式操作系統簡稱EOS，這是一種用途非常廣泛的系統軟件，其能夠完成軟硬件資源的合理分配，并且還能對相關任務進行調度和控制，在對EOS 進行應用時，可以通過模塊設計，來滿足系統所要求的功能。目前，較為常用的嵌入式實時操作系統有Linux、VxWorks、Windows Embedded 等。計算機網絡時代的到來，促進了嵌入式操作系統的發展，并使其具備了如下特點：

1.1 內核小

目前，大部分嵌入式系統都是在小型電子裝置中應用，由于裝置本身的體積較小，從而使得系統的資源相對比較有限，所以要求EOS必須足夠小，這樣才能滿足電子裝置的運行需要，如，由瑞典ENEA 嵌入式技術有限公司研發的OSE 系統，其內核僅為5K。

1.2 實時性高

對于某些實時性較高的系統軟件而言，由于需要通過固態的方式對相關數據進行存儲，從而達到提升運行速度的目的，所以必須保證嵌入式操作系統具有較高的實時性?；谶@一前提，目前廣泛應用的各種嵌入式操作系統都有較高的實時性，作這也成為此類系統較為突出的特點之一。

1.3 專用性強

嵌入式操作系統一般都是按照用戶的實際需要進行設計開發，由此使得系統本身具有了較強的個性化特點，在整個系統中，軟件與硬件之間的結合十分緊密，當需要對系統進行移植時，只要針對硬件即可。

2 物聯網環境下嵌入式操作系統的技術特性

物聯網簡稱IOT，是一個能夠實現物與物之間互聯互通的網絡。隨著物聯網的快速發展和完善，其應用領域逐步擴寬，現已涵蓋物流運輸、工業制造、醫療、智能環境等諸多領域。從本質的角度上講，物聯網與嵌入式操作系統之間存在較大的差別，但若是從技術的角度上看，二者之間卻存在相輔相成的關系，在這一前提下，對嵌入式操作系統的技術特性提出了全新的要求。為了能夠使嵌入式操作系統滿足物聯網的需要，應當確保嵌入式操作系統具有良好的伸縮能力以及較高的運行安全性。

2.1 伸縮技術特性

對于物聯網而言，它是一個較為龐大的網絡結構體系，在物聯網中，存在數量眾多的設備節點，這些節點不僅完成的功能不同，而且硬件配置方面也存在一定的差異，如果采用統一的操作系統，很難滿足全部的功能需要。由此使得物聯網對操作系統提出了較高要求，具體而言，在物聯網中應用的操作系統必須能夠按照設備節點的任務需求，完成相關的功能配置。舉個簡單的例子，物聯網中的探測傳感器只需要完成任務調度和數據通信，故此，它的操作系統并不需要過于復雜的功能，較小的內核便可滿足需求。而物聯網中存在一些較為重要的控制設備，此類設備除了對任務進行調度和數據通信之外，還要完成對文件的記錄以及圖形的顯示，它的操作系統不能太小，通常應當達到KB 級或MB 級，有些甚至需要更大的空間。為此，嵌入式操作系統要能夠進行伸縮，這一目標可以通過模塊化的設計方法來予以實現，即采用具有可伸縮能力的開放式架構體系，根據實際的功能需求，對相關的模塊進行設計。

在該架構體系中，嵌入式操作系統的所有模塊均為獨立，通過不同組件的選取，可以定制滿足不同使用需求的操作系統，這樣便可以按照物聯網中的設備節點，進行操作系統配置。

2.2 安全技術特性

由于物聯網是物與物之間的互聯互通，所以保證物品的信息安全尤為重要。在物聯網環境中，操作系統的安全性對信息安全具有直接影響，如果操作系統本身存在安全漏洞，那么很難使信息的安全性得到保障，一旦重要的信息外泄或是丟失，會造成無法彌補的后果。隨著計算機網絡的快速發展，人們對信息安全的重視程度越來越高，尤其是在互聯網商業化的背景下，各種網絡安全技術措施隨之涌現，比較常見的有防火墻技術、入侵檢測技術、數據信息加密技術等等。同時，業內的專家學者針對物聯網的信息安全也提出很多行之有效的技術，如感知層防護技術、服務數據安全防護策略、訪問控制等等。操作系統作為物聯網不可或缺的重要組成部分之一，其也應當符合信息安全的共同準則。鑒于此，在物聯網環境下，對嵌入式操作系統進行應用時，應當使整個操作具有較高的安全性，在運行安全認證方面，可以根據不同的領域選擇相應的安全標準。而在技術層面上，則可運用時間隔離或是空間隔離等安全措施，從而進一步提升嵌入式操作系統的安全性，使其滿足物聯網的信息安全需要。

3 結論

綜上所述，物聯網的快速發展，使其規模日益擴大，整個物聯網中的設備節點逐步增多。為滿足不同設備的運行要求，應當為其配備相應的操作系統。通過對嵌入式操作系統的技術特性進行優化，可以達到物聯網對操作系統的需求，這樣能夠降低操作系統的開發成本，對于促進物聯網的持續發展具有重要的現實意義。