物聯網操作系統特點淺析

廖小健　肖恰　吳恒

摘 要 在物聯網終端中引入操作系統后基本不用考慮終端設備的物理硬件配置，只需根據操作系統提供的編程接口編寫應用程序，就可以運行在所有基于物聯網操作系統的智能終端上。一旦把硬件功能剝離出來，通過軟件的變動，可以使得整個系統的功能大大擴充。就如Android操作系統對于智能手機最大的貢獻就在于，實現了終端設備硬件和軟件的分離，從而解決了軟件和硬件強耦合造成的問題，推動了消費類電子產品的飛速發展。

關鍵詞 物聯網 操作系統 嵌入式 實時性

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A

物聯網終端市場將會是數倍于以人口為基數的個人移動終端市場。物聯網操作系統也產業呈現百花齊放的競爭態勢，微軟、谷歌等國際巨頭以及阿里、華為、慶科等國內企業紛紛推出自己的物聯網操作系統。如谷歌的Brillo、華為公司的Huawei LiteOS 等，它們各有特色。物聯網操作系統與傳統的計算機操作系統和智能手機操作系統不同，它具備物聯網應用領域的一些獨有的特點，本文剖析了沒有引入操作系統的物聯網設備的不足之處及物聯網的操作系統應該具有的技術特點。

1當前物聯網設備存在的不足

（1）硬件不能升級，而且硬件設計難以復用。

（2）軟件的開發與硬件緊密相關，軟件開發過程中要編寫硬件的操作代碼，這加大的軟件開發的難度。

（3）物聯網終端設備定制程度高，原有的軟硬件資源又難復用，使得物聯網終端設備的開發周期過長、開發成本居高不下。

這些都影響了物聯網技術的產業化應用。物聯網操作系統的最基本功能，與Android操作系統在移動互聯網領域的地位和作用類似，都是實現終端設備硬件和軟件的分離，從而解決了軟件和硬件強耦合造成的問題，從而縮短開發周期，降低開發成本。物聯網操作系統除了具有這些最基本功能，還應有其獨有的技術特點。

2物聯網的操作系統應該具有的技術特點

2.1實現多終端設備間的協同工作

物聯網終端不同于智能手機，其單個設備的功能往往比較有限，給人以功能單一的印象。但多個設備協同工作時，可以發展出豐富的應用場景，甚至給應用場景帶來了無限的可能。由此可見物聯網的應用場景更多是依靠設備之間的協同工作來滿足用戶需求。所以物聯網操作系統必須支持多設備的交互關聯，以實現用戶所需的特定功能。

2.2內核尺寸富有彈性，能夠滿足終端設備碎片化的需求

物聯網終端形形色色，呈現出碎片化的特征，小到門鎖、追蹤卡、手環，大到汽車、冰箱等，這些終端上運行的物聯網操作系統內核尺寸可能從10幾K到幾百K，甚至M級。內核尺寸這樣大的跨度要求操作系統的內核要有極高的縮放性，以適應各種應用場景。

2.3內核實時性要強，能在預期的時間內給出響應

由于物聯網擔負著萬物互聯的重任。在一些特殊的互聯領域對響應的速度要較高的要求，一些特殊場合的響應速度要求極為苛刻。如交通領域，醫療領域等，這些領域的關鍵性響應，必須在規定的時間內完成，否則將造成嚴重的不良后果。而物聯網終端的實時性取決于物聯網操作系統必須具有強的實時性。

2.4內核能支持終端擴展升級的需求

目前的物聯網終端一旦增加一個新的硬件，必須編寫對應的驅動程序，然后重新編譯內核，這限制了物聯網的發展。物聯網操作系統的內核，應該設計成一個框架，這個框架定義了一些接口和規范，只要遵循這些接口和規范，就可以很容易的在操作系統內核上增加新的硬件實現新的功能。

2.5內核應足夠穩定和安全

物聯網應用環境具有自動化程度高、人為干預少的特點，這要求物聯網操作系統的內核必須足夠可靠，以支撐長時間的穩定運行。隨著越來越多的設備連接到物聯網中，對互聯網的依賴性將不斷增大。如果設備不安全，這種依賴將導致物聯網存在重大的安全隱患，使設備很容易遭到攻擊和破壞。所以穩定性和安全性是物聯網操作系統不可或缺的組成部分。

2.6內核任務調度滿足低功耗的要求

隨著半導體技術的發展基于硬件的低功耗設計達到了比較好的效果，但隨著半導體技術瓶頸的出現，硬件的低功耗設計變得越來越難。在物聯網操作系統中必須包含的功耗策略模塊，提供多種功耗管理策略，通過對調度算法、外圍設備管理實現軟件的低功耗設計。

物聯網操作系統的引入能夠解決原來軟硬件強耦合帶了的制約物聯網發展的問題，但并不是所有的操作系統都是物聯網操作系統，滿足上述六個特點，能夠實現軟硬件分離，支持物聯網終端碎片化特征，支持本地多個終端協同操作的操作系統，同時解決物聯網操作系統的三個不足之處，才算是未來物聯網操作系統的發展方向。