國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展思考

（文章來源：CSDN）

嵌入式操作系統(tǒng)歷史悠久、門類繁多、用途廣泛，不僅包括嵌入式實時多任務(wù)操作者系統(tǒng)（RTOS）、開源的 Linux、機器人和路由器操作系統(tǒng)，還包括新型的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，以及邊緣計算操作系統(tǒng)平臺。筆者認為，只要是國人開發(fā)的，國人參與維護的開源項目，都是廣義上的“國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)”，隨著中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，國產(chǎn)裝備自主可控需求旺盛，國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展步入快車道。

睿賽德電子科技公司這個名字大家不是很熟悉，但是他們的產(chǎn)品 RT-Thread 在物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式開發(fā)者心目中是非常棒的開源軟件，RT-Thread 是國內(nèi)目前合作和支持芯片和廠商眾多、社區(qū)開發(fā)者踴躍、組件豐富、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的國產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。2017 年以前，RT-Thread 還是一個傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)，經(jīng)過過去兩年的發(fā)展，RT-Thread 在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、加快端云互聯(lián)對接和提升設(shè)備端軟件質(zhì)量等方面做了大量工作，取得顯著的成效。

華為 LiteOS 是另外一個在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域頗具影響力的嵌入式操作系統(tǒng)。今天名氣已經(jīng)很大的華為可穿戴產(chǎn)品，比如 Huawei WatchGT，2015 年開始使用 LiteOS。超低功耗和超小的尺寸要求，給了 LiteOS 一個發(fā)展成熟的機會，到了 2017 年正式推出開源的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，LiteOS 已經(jīng)初具規(guī)模很快在 NB-IoT 領(lǐng)域站穩(wěn)了市場，特別是 OPEN CPU 的 NB-IOT 芯片和模組方案里面，都有 LiteOS 身影。在 HDC 2019 大會上，鴻蒙 OS 的當前的架構(gòu)里面，LiteOS 也是其內(nèi)核之一（Linux、鴻蒙和 LiteOS）。隨著鴻蒙出現(xiàn)，未來 LiteOS 還是一個謎，但其針對 IoT 設(shè)備特有的素質(zhì)，必將會融合進華為操作系統(tǒng)的布局里面。

國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展一個重要方向就是打造航空航天、工業(yè)裝備和軌道交通、通信設(shè)備和汽車電子的自主可控的操作系統(tǒng)。面向裝備與國防系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)在可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性、實時控制性方面都有自己的一套要求。

華為在嵌入式操作系統(tǒng)方面的起步比較早，目前已經(jīng)有基于開源的 Linux 自研的高可靠、高安全與高實時性的操作系統(tǒng)，覆蓋了公司通信產(chǎn)品中的各個業(yè)務(wù)。華為的 RTOS 面向 5G 萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代，對于操作系統(tǒng)安全方面的考慮尤其重視，可滿足安全、可靠、自主的嵌入式實時操作系統(tǒng)要求。

上海華元創(chuàng)信研發(fā)的銳華高安全嵌入式操作系統(tǒng)（ReWorks Cert），符合功能安全標準 IEC 61508 SIL/SC3（通用）和EN 50128 SW SIL4（軌道交通），是國內(nèi)目前少數(shù)通過國際第三方認證公司認證的嵌入式實時操作系統(tǒng)。目前ReWorks Cert 已率先成功應(yīng)用于軌道交通信號領(lǐng)域龍頭公司卡斯柯信號有限公司的安全計算機平臺中，該計算機平臺已成功通過 EN 50126 SIL4 等級認證。ReWorks Cert 有望在城市軌道交通領(lǐng)域獲得規(guī)?；瘧?yīng)用。

嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展離不開相關(guān)國家標準的制定，中國電子技術(shù)標準化研究院物聯(lián)網(wǎng)中心正在著手物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)國家標準體系制訂的前期研究工作。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，包括智慧城市、智能家居、交通運輸、智能電網(wǎng)等場景，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)標準的制定，工作需要產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)屆的支持和幫助，為物聯(lián)網(wǎng)的標準化建設(shè)貢獻力量。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)標準制定，對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)將更為重要，期待政府出臺一些政策來促進物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的健康良性發(fā)展等。

物聯(lián)網(wǎng)安全需要嵌入式操作系統(tǒng)通過安全認證，比如醫(yī)療電子 IEC 60601/62304、汽車電子 ISO 26262、航空電子 DO-178B/C 和核電 IEC 61513。老牌的嵌入式操作系統(tǒng) QNX、Vxwork、Integrity 和 SafeRTOS 在安全認證起步比較早，Thread-X、uC/OS 和 embOS 這兩年也迎頭趕上，開源的 Zephery 正在做認證的工作，將要成為首家通過安全認證的開源嵌入式操作系統(tǒng)。上面講到上海銳華的 RTOS 成功應(yīng)用于軌道交通信號領(lǐng)域龍頭公司卡斯柯信號有限公司的安全認證計算機平臺中， 這說明國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)具備安全的能力并具備相應(yīng)的技術(shù)能力。

嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核繼續(xù)呈現(xiàn)百花齊放局面，基于宏內(nèi)核的 RTOS 仍占多數(shù)。微內(nèi)核技術(shù)應(yīng)用在商業(yè) RTOS 的歷史可以追溯到 90 年初，比如 VRTXsa，目前依然活躍在市場上代表性產(chǎn)品是 QNX，因為實時性等因素，微內(nèi)核技術(shù)在代碼受限的 MCU 上應(yīng)用很少，比如 uc/OS、FreeRTOS 和 RT-Thread 都是宏內(nèi)核技術(shù)。在 MCU 中如何能享受到大型 OS 的一些特性，同時保留 RTOS 在尺寸、實時性等方面的優(yōu)勢呢？AliOS Things 在 ARM 架構(gòu)Cortex M 和 A 處理器上做了有益嘗試，他們實現(xiàn)安全、多應(yīng)用、內(nèi)核可靠和動態(tài)低流量升級等技術(shù)特征。

AIOT 應(yīng)用的對傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)提出新的課題，比如可擴展的內(nèi)核技術(shù)、功能安全和信息安全、邊緣計算架構(gòu)的支持和應(yīng)用 App 的便捷布置和管理。傳統(tǒng)的移動操作系統(tǒng)比如 Android 和開源的 Linux 無法滿足功能安全認證和強實時性的需要，傳統(tǒng)的基于宏內(nèi)核的 RTOS 無法滿足系統(tǒng)擴展、維護和應(yīng)用便捷的需要，針對 AIOT 場景的廣義的嵌入式操作系統(tǒng)和泛 IoT OS 技術(shù)正在探索和研究中，比如無人駕駛汽車上的操作系統(tǒng)技術(shù)正在吸引產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界關(guān)注。