物聯網操作系統的前景如何?會不會出現移動互聯網時代的爭霸局面?與傳統的個人計算機或個人智能終端(智能手機、平板電腦等)上的操作系統不同,物聯網操作系統有其獨特的特征。
這些特征是為了更好的服務物聯網應用而存在的,運行物聯網操作系統的終端設備,能夠與物聯網的其它層次結合的更加緊密,數據共享更加順暢,能夠大大提升物聯網的生產效率。
一、物聯網操作系統的作用
除具備傳統操作系統的設備資源管理功能外,物聯網操作系統還具備下列功能:
所謂碎片化,指的是硬件設備配置多種多樣,不同的應用領域差異很大。從小到只有幾K內存的低端單片機,到有數百M內存的高端智能設備。
傳統的操作系統無法適應這種"廣譜"的硬件環境,而如果采用多個操作系統(比如低端配置,采用嵌入式操作系統,高端配置設備,采用Linux等通用操作系統),則由于架構的差異,無法提供統一的編程接口和編程環境。
2. 正是這種"碎片化"的特征,牽制了物聯網的發展和壯大。
物聯網操作系統則充分考慮這些碎片化的硬件需求,通過合理的架構設計,使得操作系統本身具備很強的伸縮性,很容易的應用到這些硬件上。
3. 同時,通過統一的抽象和建模,對不同的底層硬件和功能部件進行抽象,抽象出一個一個的"通用模型",對上層提供統一的編程接口,屏蔽物理硬件的差異。
這樣達到的一種效果就是, 同一個APP,可以運行在多種不同的硬件平臺上,只要這些硬件平臺運行物聯網操作系統即可。
這與智能手機的效果是一樣的,同一款APP,比如微信,既可以運行在一個廠商的低端智能手機上,又可以運行在硬件配置完全不同的另一個廠商的高端手機上,只要這些手機都安裝了Android操作系統。
顯然,這樣一種獨立于硬件的能力,是支撐物聯網良好生態環境形成的基礎。
二、那么,物聯網生態環境如何培育?
拉通物聯網產業的上下游,培育物聯網硬件開發、物聯網系統軟件開發、物聯網應用軟件開發、物聯網業務運營、網絡運營、物聯網數據挖掘等分離的商業生態環境,為物聯網的大發展建立基礎。類似于智能終端操作系統(iOS、Andriod等)對移動互聯網的生態環境培育作用。
如何降低物聯網應用開發的成本和時間?
物聯網操作系統是一個公共的業務開發平臺,具備豐富完備的物聯網基礎功能組件和應用開發環境,可大大降低物聯網應用的開發時間和開發成本;提升數據共享能力:統一的物聯網操作系統具備一致的數據存儲和數據訪問方式,為不同行業之間的數據共享提供了可能。
物聯網操作系統可打破行業壁壘,增強不同行業之間的數據共享能力,甚至可以提供"行業服務之上"的服務,比如數據挖掘等;為物聯網統一管理奠定基礎。
采用統一的遠程控制和遠程管理接口,即使行業應用不同,也可采用相同的管理軟件對物聯網進行統一管理,大大提升物聯網的可管理性和可維護性,甚至可以做到整個物聯網的統一管理和維護。
一般來說,物聯網操作系統由內核、通信支持(WiFi/藍牙、2/3/4G等通信支持、NFC、RS232/PLC支持等)、外圍組件(文件系統、GUI、Java虛擬機、XML文件解析器等)、集成開發環境等組成,基于此,可衍生出一系列面向行業的特定應用!
物聯網操作系統是行業應用得以茁壯生長和長期有效生存的基礎,只有具備了強大靈活的物聯網操作系統,物聯網這棵大樹才能結出豐碩的果實。
對于物聯網發展而言,“碎片化”是主要的問題,其中芯片、傳感器、通信協議、應用場景千差萬別,“山頭林立”。
比如無線通信標準,就有藍牙、Wi-Fi、ZigBee、PLC、Z-Wave、RF、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi、NB-IoT、LoRa等等。很明顯,技術方案不統一,體系結構不一致,阻礙了物聯網的發展,也局限了互聯互通的范圍。
然而,各種操作系統可以支持不同的硬件、通信標準、應用場景。開源,有利于打破技術障礙和壁壘,提高互操作性和可移植性,減小開發成本,同時也適合開源社區的開發人員參與進來。
操作系統,是物聯網中一個十分關鍵的環節,而開源更佳助推了物聯網的開放和發展。
目前,開源操作系統在物聯網中的應用已經十分廣泛,以后也必將在物聯網中扮演越來越重要的角色。
手機市場呈現出Android和iOS兩家獨大的局面,而在物聯網體系中,操作系統也呈現出多樣性的特點,并不是一兩種操作系統可以支持所有的物聯網設備。
三、附十大物聯網開源操作系統
注:(微軟的Windows 10 for IoT 和 蘋果的 iOS,雖然也是很強大,但是因為閉源,不在本文介紹之列。)
1. ?Andorid Things
Andorid Things 是谷歌上周剛推出的物聯網操作系統,是去年推出的“Brillo”操作系統的更新版本,作為 Andorid 系統的一個分支版本,類似于可穿戴和智能手表用的Andorid Wear(實際上它也是一種物聯網操作系統)。
它使用一種名為 Weave的通信協議,實現設備與云端相連,并且與谷歌助手等服務交互。Android Things 面向所有Java開發者,不管開發者有沒有移動開發經驗。該操作系統將能夠支持一系列物聯網設備的計算平臺,其中包括英特爾Edison 平臺,NXP公司的Pico平臺,以及“樹莓派3”。
2. Contiki
Contiki,是一個開源的、容易移植的多任務操作系統,適用于內存受限的網絡任務。Contiki 項目的作者是瑞典計算機科學研究所的網絡嵌入式系統小組的Adam Dunkels 博士。
該系統只需要幾千字節或者幾百字節的內存,就能提供多任務操作系統環境和TCP/IP支持。它已經移植并成功運行于嵌入式微控制器平臺(TI MSP430,Atmel AVR)以及電腦、游戲機等平臺。它支持的協議有全標準 IPv6 和 IPv4,以及低功耗網絡標準:6lowpan、RPL、CoAP。
3. eLinux
eLinux,也稱為Embedded Linux,即嵌入式Linux 操作系統,該操作系統基于Linux 內核,是Linux 對于嵌入式系統的裁剪版,支持該操作系統的廠家、芯片和產品比較廣泛。該操作系統的維基主頁提供了開發、硬件、產品、廠家、社區等一系列相關信息。
4. FreeRTOS
FreeRTOS 是一個迷你的實時操作系統內核,功能包括:任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內存管理、記錄功能、軟件定時器、協程等,可基本滿足較小系統的需要。
FreeRTOS 操作系統是完全開源你的操作系統,具有源碼公開、可移植、可裁減、調度策略靈活的特點。
目前,該操作系統已經數百萬設備上部署,它號稱是“市場上領先的嵌入式實時操作系統”,能夠為微控制器和微處理器提供很好的解決方案。
5. mbed OS
這款操作系統由ARM開發,專門為運行ARM處理器的物聯網設備而設計。它包含了C++應用程序網絡,公司也提供其他開發工具和相關的設備服務器。
默認情況下,mbed 操作系統是事件驅動的單線程架構,而非多線程(實時操作系統)環境。 這確保了它可以擴展到尺寸最小、成本最低且功耗最低的物聯網設備。
ARM在移動設備端有著強大的市場占有率,所以這款操作系統實力和前景不可小覷。
6. Raspbian
Raspbian 是一款基于Debian,為樹莓派硬件而設計的操作系統。這個操作系統包括一些列的基礎程序和工具,保證樹莓派硬件的運行。
7. ?RIOT
RIOT,將自己稱為“友好的物聯網操作系統”,致力于開發者友好、資源友好、物聯網友好,關鍵的功能包括C/C++支持、多線程、能量效率、部分遵守POSIX等等。
RIOT 開源社區自2008年以來就啟動了。RIOT能夠在眾多平臺上運行包括嵌入式設備、PC、傳感器等。
8. ?Ubuntu Core
Ubuntu 是目前最流行的Linux 版本,而Ubuntu Core旨在將Ubuntu 帶向物聯網世界。它可以運行例如微軟Azure、 谷歌計算引擎、 亞馬遜彈性云計算服務,也可以運行在例如BeagleBone Black 和樹莓派等硬件上。
9. ?Huawei LiteOS
Huawei LiteOS 是華為面向IoT領域,構建的“統一物聯網操作系統和中間件軟件平臺”,具有輕量級(內核小于10k)、低功耗、互聯互通、安全等關鍵能力。Huawei LiteOS 目前主要應用于智能家居、穿戴式、車聯網、智能抄表、工業互聯網等 IoT 領域的智能硬件上,還可以和LiteOS生態圈內的硬件互聯互通,提高用戶體驗。
Liteos操作系統具有能耗最低,尺寸小、響應快等特點,也建立了開源社區,能夠支持的芯片例如海思的PLC芯片HCT3911、媒體芯片3798M/C、IPCamera芯片Hi3516A,以及LTE-M芯片等。
10. Tizen
Tizen,Linux基金會和LiMo基金會,聯合英特爾和三星電子,共同開發的開源操作系統,它可以滿足物聯網設備生態系統(包括設備制造商、手機運營商、應用開發者、獨立軟件服務提供商)的需求,應用于手機、電視、穿戴等多個產品。
Tizen底層平臺相關API按照HTML5的形式公開出來,服務將涵蓋通信、多媒體、相機、網絡、社區媒體等。三星已經售賣了幾款搭載該操作系統的產品,是它的最大支持者。
當然,物聯網操作系統還不僅僅是以上這些,隨著物聯網的快速發展,必將進一步形成眾所心儀的對象,那時候也可能出現一家獨大的局面。
目前既然行業如此碎片化,那就先百家爭鳴,百花齊放,最終讓市場來決定!
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