專家談物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的現(xiàn)狀與未來

本刊記者楊迪娜

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。

如此關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)必然是兵家必爭之地。ARM、谷歌、微軟、華為、阿里、海爾等國內(nèi)外著名的IT企業(yè)紛紛推出物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，整個產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出群雄逐鹿的壯觀景象。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)公司也不甘示弱，紛紛通過開源和并購策略推出面向物聯(lián)網(wǎng)的軟件平臺，比如Intel、風河、芯科和Micrium。在一輪新的產(chǎn)業(yè)浪潮中，國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司也走在風口浪尖上，他們紛紛推出自己的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，比如慶科、Ruff和RT-thread。

回溯物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的發(fā)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(xù)登場，形形色色物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)進入了人們的視野，時隔3年，現(xiàn)在的情況是怎樣呢？各家企業(yè)的項目近況如何，已經(jīng)有了哪些應用？這些都是業(yè)界非常關(guān)心的問題。嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會于2017年11月12日在北京舉辦“物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展前景研討會”，這次會議邀請產(chǎn)業(yè)屆專家和高校學者到會交流和發(fā)言。

ARM發(fā)力物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)平臺

2016年，Arm公司320億全資被軟銀收購，在物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)方面，Arm Mbed經(jīng)過幾年的融合，發(fā)布了最新的5.5版本。其具有強大的生態(tài)系統(tǒng)支持，又因為Arm Cortex-M內(nèi)核使用的巨大影響力，Arm Mbed操作系統(tǒng)的應用很容易在具體芯片上開發(fā)。

Arm Mbed 商務總監(jiān)殷曉兵表示，目前物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的應用已經(jīng)不能用碎片化來形容，呈現(xiàn)的是粉末化狀態(tài)，物聯(lián)網(wǎng)的安全事件也層出不窮，所以需要物聯(lián)網(wǎng)端側(cè)平臺的聚合與收斂。針對這一現(xiàn)狀，Arm Mbed操作系統(tǒng)在安全、云端、連接方面給出了良好的對策。

Arm Mbed 發(fā)布了Mbed uVisior,確保芯片開發(fā)的私密性；Arm的開發(fā)者平臺非常豐富，方便通信連接，包含核心開發(fā)工具、集成開發(fā)環(huán)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(lián)網(wǎng)的應用其實不是在端側(cè)，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(gòu)思的場景是Mbed操作系統(tǒng)和Cloud不嚴格綁定，可以用Mbed操作系統(tǒng)連接各種云端，落地自己的云服務。Arm借助于Cortex-M內(nèi)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(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的安全性，推出了PSA安全架構(gòu)，其基于現(xiàn)有的安全技術(shù)，如芯片、軟件做系統(tǒng)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(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展

中國物聯(lián)網(wǎng)芯片及MCU廠商將大規(guī)模崛起，現(xiàn)在，國內(nèi)像樂鑫信息科技公司做的物聯(lián)網(wǎng)芯片及開發(fā)板嶄露頭角，未來國內(nèi)的眾多物聯(lián)網(wǎng)設計公司會快速發(fā)展、占據(jù)主導位置，未來的中國則會主導物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展、制造、創(chuàng)新、應用。我們身處其中，這是好的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ)。做物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)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(fā)看到物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)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(lián)誼會上介紹到，RT-Thread是一個RT操作系統(tǒng)內(nèi)核，誕生于2006年，由熊譜翔先生帶領(lǐng)開發(fā)而成，完全開源，極小體積；被眾多行業(yè)主流企業(yè)采用，經(jīng)過市場的充分驗證。RT-Thread是國內(nèi)自主開發(fā)的原創(chuàng)RT操作系統(tǒng)，從內(nèi)核到中間件完全自主開發(fā)，是獨立的RT操作系統(tǒng)服務商，是一個中立系統(tǒng)，對芯片、IP核、云端都中立，就是要把中間軟件做好、開發(fā)好，為軟件應用提供便利。RT-Thread3.0 的面世會加速物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的落地，其可以降低產(chǎn)品開發(fā)周期、提升終端軟件質(zhì)量、加快端云互聯(lián)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(xiàn)滑屏、拖拽、旋轉(zhuǎn)、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(chǔ)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(yōu)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(chǎn)芯片企業(yè)上的合作進展。RT-thread身處其中，這是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ)。做物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)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(shù)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

華為公司Lite OS開源發(fā)展團隊總經(jīng)理鐘優(yōu)平在發(fā)言中談到，頂尖的運營商將物聯(lián)網(wǎng)作為長期戰(zhàn)略建設，大部分運營商在積極尋求物聯(lián)網(wǎng)機會。公共事業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)等是運營商物聯(lián)網(wǎng)最佳切入點。運營商的發(fā)展也面臨著商業(yè)碎片化、缺乏統(tǒng)一的操作系統(tǒng)、技術(shù)覆蓋等眾多挑戰(zhàn)。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助運營商很好地解決在物聯(lián)網(wǎng)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(shù)有3G、4G、GSM等，但這些不是未來的主流，未來使用較多物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)的有可能是NB-IoT、eMTC這樣的網(wǎng)絡，其接入技術(shù)簡單、功耗低、流量低。

基礎(chǔ)設施如基站建設完成之后，如何利用它讓物聯(lián)網(wǎng)應用變現(xiàn)是最大的問題。Huawei LiteOS是華為物聯(lián)網(wǎng)方案的重要組成部分，其可降低智能終端的開發(fā)門檻，縮短開發(fā)周期。它是輕量級的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，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(lián)網(wǎng)終端操作系統(tǒng)，已經(jīng)大量支持華為內(nèi)部產(chǎn)品。

Huawei Lite OS也是開放的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，不斷地在擴大它的生態(tài)。希望快速把終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來，讓連接的價值變現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)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(fā)言上談到：許多基于MCU的嵌入式系統(tǒng)都沒有操作系統(tǒng)，代碼很難維護，發(fā)展到后來，慢慢使用C和RT操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)工作方式是：內(nèi)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(tǒng)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(xiàn)象嚴重。一句話：傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)像一盤散沙。

近些年，物聯(lián)網(wǎng)的崛起給嵌入式系統(tǒng)帶來巨大機會，智能硬件需要接入Internet的嵌入式系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)想要快速發(fā)展，必須像PC、移動開發(fā)那樣方便、標準化，慶科公司從自己做起。MiCO 操作系統(tǒng)是慶科公司自己打造的操作系統(tǒng)—針對微控制器(MCU)的物聯(lián)網(wǎng)應用——物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。它不是一個簡單的RT操作系統(tǒng)，而是包含大量物聯(lián)網(wǎng)應用中間件的軟件組件包；具有易用、穩(wěn)定、高效、安全的特點，適配幾乎所有主流MCU和SoC，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)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(chǎn)品思維。 操作系統(tǒng)產(chǎn)品是用出來的，由于物聯(lián)網(wǎng)設備端的離散性，近期物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)會呈現(xiàn)多樣性，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的發(fā)展需要生態(tài)支持，如芯片廠商、IDH、開發(fā)者的共同努力。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的商業(yè)化路漫漫，需要很大投入，非短期商業(yè)行為所能建立。

物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)思維

Ruff CTO鄭曄在下午會議上講到：目前，硬件研發(fā)的困局是嵌入式領(lǐng)域的工程師相對少，入門門檻很高。物聯(lián)網(wǎng)應用研發(fā)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(xiàn)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(chǎn)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(fā)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(xiàn)了二者的分離，這樣可以各自獨立發(fā)展。研發(fā)和生產(chǎn)可以采用不同的硬件，在研發(fā)期采用既有硬件進行測試，在完成需求驗證之后，再根據(jù)情況生產(chǎn)實際的硬件。

嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會秘書長何小慶在下午的會議中做了“物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的研究與思考”的總結(jié)發(fā)言，他指出嵌入式操作系統(tǒng)的演進從1980年的RT操作系統(tǒng) kernel開始、到了1990年有了RT操作系統(tǒng)、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(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)(物聯(lián)網(wǎng) 操作系統(tǒng))新時代。由此可以看出，每隔十年嵌入式操作系統(tǒng)都將歷經(jīng)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(lián)網(wǎng)設備有8大需求：模塊可升級的架構(gòu)、不同級別的設備軟件可伸縮、物聯(lián)網(wǎng)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(shù)。面對越來越多應用和技術(shù)發(fā)展的需求，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)呼之欲出，何小慶指出，遺憾的是無論是學術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)屆對于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 還沒有明確的定義、準確的內(nèi)涵和外延的闡述。

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，沒有看到產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)環(huán)境對此做出積極反映，目前還很少看到和聽到國內(nèi)和國外企業(yè)宣稱在使用某種物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)， Eclipes 基金會2016年物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者調(diào)查報告顯示，開源Linux和RT操作系統(tǒng)還是主流，活躍在物聯(lián)網(wǎng)市場。何小慶最后希望不論是企業(yè)、高校還是工程師，對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的重要性要有認識，對技術(shù)要有儲備，對發(fā)展的困難要準備。