物联网 *** 作系统有哪些

物联网 *** 作系统有哪些,第1张

物联网 *** 作系统是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是IOT(Internet Of Things)。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”
这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网与互联网的不同在于,互联网关注的是“人与人”之间的信息交换和共享,而物联网则进一步扩展,实现“物与物”、“人与物”之间的信息交换和共享。物联网大致可分为终端应用层、网络层(进一步分为网络接入层和核心层)、设备管理层、后台应用层等四个层次。其中最能体现物联网特征的,就是物联网的终端应用层。终端应用层由各种各样的传感器、协议转换网关、通信网关、智能终端、刷卡机(POS机)、智能卡等终端设备组成。这些终端大部分都是具备计算能力的微型计算机。物联网 *** 作系统,就是运行在这些终端上,对终端进行控制和管理,并提供统一编程接口的 *** 作系统软件。
与传统的个人计算机或个人智能终端(智能手机、平板电脑等)上的 *** 作系统不同,物联网 *** 作系统有其独特的特征。这些特征是为了更好的服务物联网应用而存在的,运行物联网 *** 作系统的终端设备,能够与物联网的其它层次结合的更加紧密,数据共享更加顺畅,能够大大提升物联网的生产效率。
系统作用
除具备传统 *** 作系统的设备资源管理功能外,物联网 *** 作系统还具备下列功能:
屏蔽物联网碎片化的特征,提供统一的编程接口:所谓碎片化,指的是硬件设备配置多种多样,不同的应用领域差异很大。从小到只有几K内存的低端单片机,到有数百M内存的高端智能设备。传统的 *** 作系统无法适应这种“广谱”的硬件环境,而如果采用多个 *** 作系统(比如低端配置,采用嵌入式 *** 作系统,高端配置设备,采用Linux等通用 *** 作系统),则由于架构的差异,无法提供统一的编程接口和编程环境。正是这种“碎片化”的特征,牵制了物联网的发展和壮大。物联网 *** 作系统则充分考虑这些碎片化的硬件需求,通过合理的架构设计,使得 *** 作系统本身具备很强的伸缩性,很容易的应用到这些硬件上。同时,通过统一的抽象和建模,对不同的底层硬件和功能部件进行抽象,抽象出一个一个的“通用模型”,对上层提供统一的编程接口,屏蔽物理硬件的差异。这样达到的一种效果就是, 同一个APP,可以运行在多种不同的硬件平台上,只要这些硬件平台运行物联网 *** 作系统即可。这与智能手机的效果是一样的,同一款APP,比如微信,既可以运行在一个厂商的低端智能手机上,又可以运行在硬件配置完全不同的另一个厂商的高端手机上,只要这些手机都安装了Android *** 作系统。显然,这样一种独立于硬件的能力,是支撑物联网良好生态环境形成的基础。
物联网生态环境培育:拉通物联网产业的上下游,培育物联网硬件开发、物联网系统软件开发、物联网应用软件开发、物联网业务运营、网络运营、物联网数据挖掘等分离的商业生态环境,为物联网的大发展建立基础。类似于智能终端 *** 作系统(iOS、Andriod等)对移动互联网的生态环境培育作用;
降低物联网应用开发的成本和时间:物联网 *** 作系统是一个公共的业务开发平台,具备丰富完备的物联网基础功能组件和应用开发环境,可大大降低物联网应用的开发时间和开发成本;提升数据共享能力:统一的物联网 *** 作系统具备一致的数据存储和数据访问方式,为不同行业之间的数据共享提供了可能。物联网 *** 作系统可打破行业壁垒,增强不同行业之间的数据共享能力,甚至可以提供“行业服务之上”的服务,比如数据挖掘等;
为物联网统一管理奠定基础:采用统一的远程控制和远程管理接口,即使行业应用不同,也可采用相同的管理软件对物联网进行统一管理,大大提升物联网的可管理性和可维护性,甚至可以做到整个物联网的统一管理和维护。
体系架构
一般来说,物联网 *** 作系统由内核、通信支持(WiFi/蓝牙、2/3/4G等通信支持、NFC、RS232/PLC支持等)、外围组件(文件系统、GUI、Java虚拟机、XML文件解析器等)、集成开发环境等组成,基于此,可衍生出一系列面向行业的特定应用,


微控制器和处理器

微控制器 - 微控制器英文写法是 Microcontroller Unit,简写为MCU。微控制器是将计算机运行所需要的一些资源(如ROM、RAM、I/O、定时器、ADC、DAC等)集成到了一个芯片上,可称之为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),俗称为单片机。因软件存放在微控制器的存储器中,与硬件紧密配合使用,又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit,EMCU)。

处理器 - 处理器又称为中央处理器(CPU,Central Processing Unit),处理器一般需要依赖外部的硬盘或存储介质进行运行,系统资源丰富、复杂。是计算机、电脑、平板和手机等的核心

根据处理性能的不同,运行的 *** 作系统也有所不同。微控制器多运行实时 *** 作系统(RTOS),对任务时间性要求比较高。处理器多运行Windows、Linux、Android、iOS等 *** 作系统,对任务处理能力要求比较高。

物联网 *** 作系统的特点

一般地,对实时性控制要求比较高的应用MCU用不到RTOS,如电机控制等。而随着物连接到网络的发展,对通信协议有了新的需求,RTOS就可以比较好地对通信进行管理。物联网 *** 作系统没有严格的定义,可以将物联网 *** 作系统特性,简单地概况如下:

连接 - 互联互通、互 *** 作性

安全 - 设备安全、通信安全、数据安全

能效 - 设备能耗管理

通信 - 支持通信协议,如低功耗蓝牙、以太网、Thread、 Wi-Fi、Zigbee、6LoWPAN、LPWAN(LoRa、NB-IoT…)等等

标准 - 开放标准,开放的标准有利于设备的互联互通

微控制器 *** 作系统

ARM mbed OS - ARM公司专为物联网 (IoT) 中的“物体”设计的开源嵌入式 *** 作系统,主要支持ARM Cortex-M微控制器

FreeRTOS - 非常流行的嵌入式 *** 作系统,支持多种微控制器

Contiki OS - Contiki是一个开源的物联网 *** 作系统。 Contiki将小型低成本、低功耗微控制器连接到互联网。Contiki是构建复杂无线系统的强大工具箱。

LiteOS - 类UNIX *** 作系统,多用于无线传感网络

RIOT - 物联网友好的 *** 作系统。RIOT实现了所有物联网相关的开放标准,支持连接、安全、耐用和隐私。

TinyOS - 适用于低功耗无线设备,用于无线传感器网络

Huawei LiteOS - 华为公司的 *** 作系统。Huawei LiteOS是轻量级的开源物联网 *** 作系统、智能硬件使能平台,可广泛应用于智能家居、穿戴式、车联网、制造业等领域,使物联网终端开发更简单、互联更加容易、业务更加智能、体验更加顺畅、数据更加安全。

μTenux - 基于ARM Cortex M0-M4的开源物联网嵌入式 *** 作系统。内核源于T-kernel。

RT-Thread - 中国的开源嵌入式实时 *** 作系统

ChibiOS/RT - 提供了一个嵌入式应用的完整开发环境(RTOS、HAL、外设驱动、支持文件和工具)

Micrium uCOS - 免费商业化应用需授权,2016年为Slicon Labs收购

Unison - Unison RTOS是面向IoT和M2M通信嵌入式应用的实时 *** 作系统

Zephyr - Zephyr项目是一个可扩展的实时 *** 作系统(RTOS),支持多种硬件架构,针对资源有限的设备进行了优化,并以安全性为基础构建。由Linux基金会托管。

eCos - eCos是面向嵌入式应用的免费开源实时 *** 作系统。高度可配置性使得eCos能够根据精确的应用需求进行定制,提供最佳的运行时性能和优化的硬件资源占用。

TI-RTOS Kernel - TI公司的RTOS

NXP MQX - NXP(原Freescale公司)的RTOS

处理器 *** 作系统

Android Things, Google物联网 *** 作系统

Windows 10 IoT,微软物联网 *** 作系统

SylixOS,是一款嵌入式硬实时 *** 作系统

还有更多的 *** 作系统,在此不一一列出。

HarmonyOS(鸿蒙系统)更安全,苹果系统经历事件检验和公司以及国家信用大量事实来看均不是安全的系统,只是和大部分系统一样没有病毒而已,没有病毒并不代表没有木马后门,只是没有影响你使用的病毒,但有窃取隐私和数据的后门以及无时无刻的收集资料!
1、初识鸿蒙,混沌中生
鸿蒙是谁?从哪里来?要干什么?
2019年8月9日,华为在开发者大会HDC2019上正式发布了鸿蒙 *** 作系统,该系统率先部署在智慧屏、车载终端、穿戴等智能终端上,同时越来越多的智能设备也开始使用开源的鸿蒙OS。华为消费者业务CEO余承东在介绍鸿蒙OS开发初衷时表示:“随着全场景智慧时代的到来,华为认为需要进一步提升 *** 作系统的跨平台能力,包括支持全场景、跨多设备和平台的能力以及应对低时延、高安全性挑战的能力,因此逐渐形成了鸿蒙OS的雏形,可以说鸿蒙OS的出发点和Android、iOS都不一样,是一款全新的基于微内核的面向全场景的分布式 *** 作系统,能够同时满足全场景流畅体验、架构级可信安全、跨终端无缝协同以及一次开发多终端部署的要求,鸿蒙应未来而生。”
不得不佩服华为远见卓识的发展战略以及自力更生的顽强斗志,就在最近,华为又推出HMS
Core(华为移动服务,Huawei Mobile Services),以及App Gallery
(主要面向海外华为手机用户的应用商店)。足以说明,华为已经正式把自主研发的产品应用生态放到台面上,和谷歌、苹果硬刚了。这个生态究竟能否稳固壮大,继而出现“三足鼎立”的局面呢?我们拭目以待。
下面,咱们回到今天的主角鸿蒙OS,来欣赏一下它的鸿鹄之志(开辟天地的壮志)吧!
(来源及版权所有:鸿蒙学堂)
2、鸿蒙OS凭什么与谷歌的Android、苹果的iOS竞争?
当前,用于智能手机的 *** 作系统天下两分,一哥是安卓,二哥是苹果,近乎达到垄断的地步。那么,初出茅庐的鸿蒙OS可以撼动两寡头的地位进而在市场上分一杯羹吗?我们且看鸿蒙OS的四大技术特性,孰优孰劣,自有分晓。
(1)分布式架构首次用于终端OS,实现跨终端无缝协同体验
鸿蒙OS的“分布式OS架构”和“分布式软总线技术”通过公共通信平台,分布式数据管理,分布式能力调度和虚拟外设四大能力,将相应分布式应用的底层技术实现难度对应用开发者屏蔽,使开发者能够聚焦自身业务逻辑,像开发同一终端一样开发跨终端分布式应用,也使最终消费者享受到强大的跨终端业务协同能力为各使用场景带来的无缝体验。
(2)确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统天生流畅
鸿蒙

OS通过使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行优先级及时限进行调度处理,优先级高的任务资源将优先保障调度,应用响应时延降低257%。鸿蒙微内核结构小巧的特性使IPC(进程间通信)性能大大提高,进程通信效率较现有系统提升5倍。
(3) 基于微内核架构重塑终端设备可信安全
鸿蒙OS采用全新的微内核设计,拥有更强的安全特性和低时延等特点。微内核设计的基本思想是简化内核功能,在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务,同时加入相互之间的安全保护。微内核只提供最基础的服务,比如多进程调度和多进程通信等。
鸿蒙OS将微内核技术应用于可信执行环境(TEE),通过形式化方法,重塑可信安全。形式化方法是利用数学方法,从源头验证系统正确,无漏洞的有效手段。传统验证方法如功能验证,模拟攻击等只能在选择的有限场景进行验证,而形式化方法可通过数据模型验证所有软件运行路径。

鸿蒙OS首次将形式化方法用于终端TEE,显著提升安全等级。同时由于鸿蒙OS微内核的代码量只有Linux宏内核的千分之一,其受攻击几率也大幅降低。
(4)通过统一IDE支撑一次开发,多端部署,实现跨终端生态共享
鸿蒙OS凭借多终端开发IDE,多语言统一编译,分布式架构Kit提供屏幕布局控件以及交互的自动适配,支持控件拖拽,面向预览的可视化编程,从而使开发者可以基于同一工程高效构建多端自动运行App,实现真正的一次开发,多端部署,在跨设备之间实现共享生态。华为方舟编译器是首个取代Android虚拟机模式的静态编译器,可供开发者在开发环境中一次性将高级语言编译为机器码。此外,方舟编译器未来将支持多语言统一编译,可大幅提高开发效率。
3、鸿蒙OS问题集锦
(1)鸿蒙OS的项目背景
人工智能发展迅猛,已经影响和渗透到许多科技行业和传统行业,智能化是必然的趋势。机器智能化是必然的,但是机器种类众多,若需要智能互联,就要求 *** 作系统能适应多种设备多种终端。这意味着, *** 作系统需要满足更高的要求,以适用不同种类的机器,并保持分布式的互联互通。为迎接和拥抱AI全场景时代和万物智能互联时代,华为特别定义出下一代的基于微内核的全场景分布式 *** 作系统——鸿蒙OS。 华为的初衷是,自立自强,开放合作,并努力做到核心技术上不受制于人不局限于人,这也是让华为更加领先的原因之一。
(2)什么是全场景?
根据鸿蒙OS架构设计,系统可运行在智慧大屏、穿戴、车机、音响、手表、手机、PC等等各种各样设备。通过一套系统,一个OS实现模块化解耦,对应不同设备可以d性部署,不管硬件能力强还是硬件能力弱的,都可以一套 *** 作系统,可以统一在不同硬件平台上进行加载部署。同时应用强大灵活统一部署能力,我们一套OS能够运行在不同硬件能力上进行部署,适配丰富的万物互联时代IoT时代能力的 *** 作系统。
(3)什么是分布式架构?
目前,我们目前所有的主流OS架构都是集中式的,即你的手机OS和你家的智能电视的OS各自独立,除了共同享有后台的数据,本身没什么联系。打个比方,即使你在手机和智能电视上同时打开一个APP,现在的实现也是各自运行各自的,你手机的 *** 作不会影响到智能电视上APP的运行,除非是改了后台保存的数据。而华为的分布式OS,可以实现应用的协同处理。你在手机上的 *** 作,可以同时在智能电视的APP界面上得到体现,手机关闭APP,电视上的APP也关闭。这就是多终端的协同处理,鸿蒙OS可以把多个终端统一管理,联合来实现某项功能。
(4)为什么叫鸿蒙?
鸿蒙在中文里面可能有“开天辟地”的意思,最接近的英语单词就是Genesis,开天辟地的意思。由于用汉语拼音表达鸿蒙太难发音了,华为给取名Harmony,希望给世界带来更多和平、方便。
(5)鸿蒙OS的研发始于何时?
华为10年前就开始探索鸿蒙。现在投入的人力接近5000人,短期内要把整个系统完善,所以工作量非常大。
(6)鸿蒙OS主要特点是什么?
分布架构、天生流畅、内核安全、生态共享四大特点。

鸿蒙OS在分布架构上,实现模块化解耦,对不同设备进行可d性部署。采用分布式软总线核心技术,将表示层、会话层、传输层和网络层等协议精简为一层,能提升有效载荷。还通过多方面提升IPC性能,在进程间通信效率提升5倍。
(7)鸿蒙OS可以用在智能手机上吗?
鸿蒙OS已经完全达到具备商用的程度,随时都可以出鸿蒙系统的手机,华为也做好了全面的准备。但华为还是希望继续使用全球共用开放的手机 *** 作系统和生态,换句话说,一个开放的安卓系统和生态依然是我们的首选。 鸿蒙未来在穿戴设备、车机、PC等都可以使用。
(8)什么是微内核,它有什么特点?
所谓微内核,当然是相对宏内核来说的。微内核是提供 *** 作系统核心功能的内核的精简版本,微内核仅仅提供基础的系统运行能力,以及为不同的程序/进程间提供一种消息的交互机制。而宏内核相当于一个是一个大主管,提供很全面的系统运行功能,例如时间管理、内存管理,文件管理,网络管理等等,安卓就是一种宏内核的OS。微内核的好处就是系统运行效率高,系统更加健壮,不容易出问题。微内核的最大的问题就是进程间的消息交互的效率不高,如果有很多的消息同时交互,可能会有消息丢失、重传导致系统反应变慢。
宏内核不存在这个进程交互的消息通信问题,宏内核的系统功能常驻内核和内存,执行效率的确高一点。但是宏内核越来越多的功能会让系统越来越冗余,对系统硬件的要求很高,而且内部模块过于冗余,维护调试越来越难。
所以,宏内核的OS系统不适合一些轻量级的应用,如物联网。谷歌自己也在研究微内核的OS,为了万物互联,打造统一的OS,微内核的OS是必须的。但是华为的鸿蒙OS比谷歌的Funchsia走的更快了一些,因为鸿蒙在荣耀智慧屏马上要商用了。
(9)鸿蒙OS如何做到低延时高性能?
鸿蒙 OS通过使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。我们在前面说了,微内核的OS,可能会出现大量的进程间的消息通信时,大量进程间消息一拥而上,导致大量消息被阻塞,系统性能下降的问题。
鸿蒙OS的这个特性就是解决这个问题。鸿蒙OS内部把不同的进程消息确定优先级,采用专业的调度算法来合理调度进程间的通信消息,高优先级的应用优先保障,低优先级的应用排队处理。
这种机制就让微内核进程间的通信变的有序,不会出现大家一拥而上导致消息丢失的现象。其实这种基于优先级消息的调度机制在华为的高端通信设备,如路由器设备中早就使用,只是把这种机制用在了鸿蒙OS。
(10)为什么鸿蒙OS的安全性更高?
鸿蒙OS采用微内核设计,微内核本身的健壮性和安全性就比宏内核高很多。微内核设计的基本思想是简化内核功能,因此不存在和系统功能的耦合性,让整个系统相对健壮。
宏内核集成了很多系统功能,功能越复杂,系统越复杂。虽然系统功能的通信效率有所提升,但是复杂的耦合性让系统的故障率也更高,这是宏内核OS的特点。
华为的鸿蒙OS基于微内核,因此可以让整个系统更加健壮,不会因为对系统功能的攻击影响整个系统的稳定性。同时通过华为先进的验证测试算法,可以确保整个OS更加安全,在受到攻击的时候系统更加稳定。
(11)鸿蒙OS如何提高开发效率?
鸿蒙OS支持多终端的开发IDE,支持多语言统一编译。也就是开发者可以一次性的生成在不同类型的终端中运行的APP。这个策略是和鸿蒙的跨多终端部署的策略紧密相关,如果相同的或不同的终端都需要重新编译适配,那么这个对开发人员典型是不友好的。
也就是如果开发者的应用,需要同时在手机、车载、物联网路由器使用,那么如果使用鸿蒙OS加上方舟编译器,只需要编译一次就可以,这样就可以实现多终端的部署和共享。
华为的方舟编译器可以为开发者在开发环境中将高级语言编译为系统底层的机器语言,机器语言的执行效率更高,同时也可以屏蔽不同的虚拟机的差异。
(12)鸿蒙是什么条件的开源 ?
鸿蒙开源是一个全面的开源。为了技术保密和核心的东西,在有一些地方分节奏开源,最终都会开源。

大家有没有想过小米手机不采用华为的鸿蒙系统是为了什么?其实除了小米不愿意帮助华为做大做强之外,它自身也有一套 *** 作系统,甚至一度还要争夺世界第一大互联网系统的位置。

这一款名为 小米vela的 *** 作系统 ,前不久小米就公布了MIUI系统和物联网系统velaOS,小米之所以要研发 *** 作系统就是为了自身发展的需要。

不过不同于华为的鸿蒙系统,小米这一产品不是和各行各业的公司进行合作,而是让其他企业复制小米经营的模式,一旦各企业能够采用小米的 *** 作系统,就相当于为小米创造了巨大的生态环境,未来实现万物互联也就易如反掌了。

虽然目前来看尚难得出结论,但是小米为了达到这个目的确实下了一番工夫。在首次提出物联网建设的理念后,小米迅速打造生态链,像云米和石头 科技 等产品层出不穷,而小米之所以要和这些企业合作投资,并不是为了控股盈利,而是想让该企业的科研队伍继续为公司创造 科技 产品,保证创新输出。

有了这些企业的合作运转,小米物联网体系一步步壮大起来, 像手表、手环等穿戴产品已经做到了世界第二,移动电源领域更是稳居第一。除此之外小米自主研发的电视、电脑等产品都已经在国际上崭露头角,甚至一度打入了前五的位置。

比起华为从零开始,建造一个属于自己的物联网体系,小米此举可谓聪明至极,不费吹灰之力就能建立起一个物联网体系。当然华为还在坚持自主打造鸿蒙生态,就一定有他的道理。

要知道鸿蒙系统是独立于安卓和iOS之外的手机 *** 作系统,而小米的vela系统则是采用了谷歌架构,本质上是属于安卓系统的衍生品,两者不存在可比性,不过我们不妨先来了解一下最受关注的鸿蒙 *** 作系统。

要知道鸿蒙系统的结构框架都是自主研发的,不存在任何软件支持,相当于一个空荡荡的房子,需要各大软件运营商进行产品搬运,慢慢填充起来。而说服各大运营商适配鸿蒙的确是个浩大的工程,毕竟鸿蒙面世不久,各方面的性能都尚未得到充分开发,各方多少都有所顾虑,所以从生态组建的难度系数上来讲,鸿蒙远超vela系统。

而且为了保障运营商们的经营模式不受影响,鸿蒙专门开发出了适配安卓软件的功能,也就是大大降低了软件运营商的入驻门槛,这一点就比小米直接入股,掌控企业 *** 作系统来的自由随意。

不过两者还是有异曲同工之妙的,比如两大系统都能够适配不同的产品,像小米的手机、手环和电视,华为的家电、 汽车 和电脑。能够实现这一点得益于他们采用了为内核的设计工艺,由于开发难度不高,且系统占空间小,因此能够在各类产品中得以搭载。

不过目前鸿蒙系统的发展明显要比小米vela系统势头更猛,毕竟作为国内自主研发的手机 *** 作系统,鸿蒙更有实力跟安卓和iOS同台竞技。根据华为的预测,未来搭载鸿蒙系统的设备总数不下三亿台,华为产品的占比就能达到2亿台,至于其他品牌的设备也会有1亿台左右。

由此可见, 虽然小米对自己研发的vela系统自信满满,但是由于无法摆脱安卓系统的技术影响,因此在知名度和认可度上迟迟难以跟华为的鸿蒙系统作比较 。至于其所梦想的物联网系统建设也许会有所成功,但如果一直没有核心技术作保障,未来很难不受到谷歌等外企的管控。

希望小米能够借鉴华为的研发经验,让国产手机和国产系统的自研技术水平得到有效提高。


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