物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)到底是什么？

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是目前最新最熱的技術(shù)熱點(diǎn)之一，也是這個(gè)信息化時(shí)代的重要發(fā)展節(jié)點(diǎn)。相對(duì)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(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)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(shí)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(yīng)對(duì)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(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展實(shí)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(shí)代的操作系統(tǒng)。下面我們將對(duì)這些問題一一進(jìn)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(diǎn)？

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(shí)間我們就會(huì)想到運(yùn)行在電腦上的Windows、Linux，想起運(yùn)行在手機(jī)上的安卓和iOS。這些程序直接運(yùn)行在“裸機(jī)”設(shè)備的最低層，搭建起其他軟件、應(yīng)用運(yùn)行的環(huán)境與基礎(chǔ)。得益于操作系統(tǒng)的興起、完善，才促成了軟件與應(yīng)用的興起，鑄就了輝煌的PC時(shí)代與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(yīng)用服務(wù)，都特別強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。與傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)備相比，物聯(lián)網(wǎng)感知層的設(shè)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(yīng)用層則需要具備云計(jì)算能力。在軟件方面，支撐物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的軟件比傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)備軟件更加復(fù)雜，這也對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)提出了更高的要求。為了應(yīng)對(duì)這種要求，一種面向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用的軟件系統(tǒng)——物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)，并不簡(jiǎn)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(duì)“物體”的調(diào)度過程通過層層分發(fā)、層層下達(dá)， 通過調(diào)度云、邊、端，不同層級(jí)中不同設(shè)備的計(jì)算資源而實(shí)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(gè)層面。單一層次的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)與安卓在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位和作用類似，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)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(yīng)用程序，就可以運(yùn)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(diǎn)？

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(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和智能手機(jī)類操作系統(tǒng)不同，它具備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的以下特點(diǎn)：

1、內(nèi)核尺寸伸縮性以及整體架構(gòu)的可擴(kuò)展性。

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

2、內(nèi)核的實(shí)時(shí)性。

對(duì)于非搶占式調(diào)度方式的內(nèi)核很難滿足關(guān)鍵性動(dòng)作的實(shí)時(shí)性要求，比如常見的中斷響應(yīng)和多任務(wù)調(diào)度等情況下，操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性便有了更高的要求，特別是對(duì)于大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，有意義的響應(yīng)時(shí)間決定了市場(chǎng)的接受度。

3、高可靠性 。

在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境下，面對(duì)海量節(jié)點(diǎn)可以說設(shè)備一經(jīng)投入使用，就很難再去維護(hù)。所以平均無故障運(yùn)行時(shí)間和在一些嚴(yán)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(jī)密機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)安全性，引發(fā)了業(yè)內(nèi)關(guān)于開源機(jī)制、VMM機(jī)制等的廣泛討論。

4、低功耗。

由于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量增多，低功耗是一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)。所以在整體架構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)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(zhǎng)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(tái)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(gè)完整的面向各種各樣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的軟件基礎(chǔ)平臺(tái)，一起支撐了物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)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(shè)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(yīng)用開發(fā)的成本和時(shí)間;

4、為物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理奠定基礎(chǔ)。

針對(duì)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(yīng)用程序的遠(yuǎn)程升級(jí)。

上文說到，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的種種應(yīng)用環(huán)境和條件限制，遠(yuǎn)程升級(jí)是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)在升級(jí)方式上的唯一選擇，當(dāng)然同時(shí)也是最為低成本的選擇。

2、外部存儲(chǔ)。

支持硬盤、USB stick、Flash、ROM等常用存儲(chǔ)設(shè)備，以便在網(wǎng)絡(luò)連接中斷的情況下，起到臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的作用。

3、對(duì)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(luò)、近場(chǎng)通信、桌面網(wǎng)絡(luò)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(bào)文，轉(zhuǎn)換成為另外一種協(xié)議的報(bào)文發(fā)送出去。除此之外，還應(yīng)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(luò)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(duì)IPv4和IPv6的同時(shí)支持。但TCP/IP協(xié)議棧是面向互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)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(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候，面臨許多問題和挑戰(zhàn)，需要對(duì)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(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端中，完成用戶和設(shè)備的交互。GUI應(yīng)該定義一個(gè)完整的框架，以方便圖形功能的擴(kuò)展。同時(shí)應(yīng)該實(shí)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(chǎng)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(duì)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(shí)，開源Linux和RT操作系統(tǒng)還是主流，活躍在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。

操作系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，今天PC和手機(jī)時(shí)代的操作系統(tǒng)霸主未必能在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代延續(xù)霸業(yè)。操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)律是：當(dāng)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(gè)全新的、充滿想象空間的操作系統(tǒng)市場(chǎng)機(jī)會(huì)正在開啟。