物聯網操作系統(tǒng)

物聯網操作系統(tǒng)信息技術系統(tǒng)01系統(tǒng)介紹體系架構典型實現案例系統(tǒng)作用系統(tǒng)特點目錄03050204基本信息物聯操作系統(tǒng)是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是IOT（InternetOfThings）。由此，顧名思義，“物聯就是物物相連的互聯”。系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹這有兩層意思：第一，物聯的核心和基礎仍然是互聯，是在互聯基礎上的延伸和擴展的絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種絡。物聯與互聯的不同在于，互聯的是“人與人”之間的信息交換和共享，而物聯則進一步擴展，實現“物與物”、“人與物”之間的信息交換和共享。如圖1所示示意了物聯的分層體系結構：物聯大致可分為終端應用層、絡層（進一步分為絡接入層和核心層）、設備管理層、后臺應用層等四個層次。其中最能體現物聯特征的，就是物聯的終端應用層。終端應用層由各種各樣的傳感器、協(xié)議轉換關、通信關、智能終端、刷卡機（POS機）、智能卡等終端設備組成。這些終端大部分都是具備計算能力的微型計算機。物聯操作系統(tǒng)，就是運行在這些終端上，對終端進行控制和管理，并提供統(tǒng)一編程接口的操作系統(tǒng)軟件。圖1與傳統(tǒng)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(tǒng)不同，物聯操作系統(tǒng)有其獨特的特征。這些特征是為了更好的服務物聯應用而存在的，運行物聯操作系統(tǒng)的終端設備，能夠與物聯的其它層次結合的更加緊密，數據共享更加順暢，能夠大大提升物聯的生產效率。系統(tǒng)作用系統(tǒng)作用除具備傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的設備資源管理功能外，物聯操作系統(tǒng)還具備下列功能：屏蔽物聯碎片化的特征，提供統(tǒng)一的編程接口：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(tǒng)的操作系統(tǒng)無法適應這種“廣譜”的硬件環(huán)境，而如果采用多個操作系統(tǒng)（比如低端配置，采用嵌入式操作系統(tǒng)，高端配置設備，采用Linux等通用操作系統(tǒng)），則由于架構的差異，無法提供統(tǒng)一的編程接口和編程環(huán)境。正是這種“碎片化”的特征，牽制了物聯的發(fā)展和壯大。物聯操作系統(tǒng)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(tǒng)本身具備很強的伸縮性，很容易的應用到這些硬件上。同時，通過統(tǒng)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(tǒng)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操作系統(tǒng)即可。這與智能手機的效果是一樣的，同一款APP，比如，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(tǒng)。顯然，這樣一種獨立于硬件的能力，是支撐物聯良好生態(tài)環(huán)境形成的基礎。物聯生態(tài)環(huán)境培育：拉通物聯產業(yè)的上下游，培育物聯硬件開發(fā)、物統(tǒng)軟件開發(fā)、物聯應用軟件開發(fā)、物聯業(yè)務運營、絡運營、物聯數據挖掘等分離的商業(yè)生態(tài)環(huán)境，為物聯的大發(fā)展建立基礎。體系架構體系架構一般來說，物聯操作系統(tǒng)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(tǒng)、GUI、Java虛擬機、XML文件解析器等）、集成開發(fā)環(huán)境等組成，基于此，可衍生出一系列面向行業(yè)的特定應用，如圖2所示展示了這個概念：圖2物聯操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)的個人計算機操作系統(tǒng)和智能手機類操作系統(tǒng)不同，它具備物聯應用領域內的一些獨特特點，現說明如下。系統(tǒng)特點系統(tǒng)特點內核的特點內核尺寸伸縮性強，能夠適應不同配置的硬件平臺。比如，一個極端的情況下，內核尺寸必須維持在10K以內，以支撐內存和CPU性能都很受限的傳感器，這時候內核具備基本的任務調度和通信功能即可。在另外一個極端的情況下，內核必須具備完善的線程調度、內存管理、本地存儲、復雜的絡協(xié)議、圖形用戶界面等功能，以滿足高配置的智能物聯終端的要求。這時候的內核尺寸，不可避免的會大大增加，可以達到幾百K，甚至M級。這種內核尺寸的伸縮性，可以通過兩個層面的措施來實現：重新編譯和二進制模塊選擇加載。重新編譯措施很簡單，只需要根據不同的應用目標，選擇所需的功能模塊，然后對內核進行重新編譯即可。這個措施應用于內核定制非常深入的情況下，比如要求內核的尺寸達到10K以下的場合。而二進制模塊選擇加載，則用在對內核定制不是很深入的情況。這時候維持一個操作系統(tǒng)配置文件，文件里列舉了操作系統(tǒng)需要加載的所有二進制模塊。在內核初始化完成后，會根據配置文件，加載所需的二進制模塊。這需要終端設備要有外部存儲器（比如硬盤、Flash等），以存儲要加載的二進制模塊；內核的實時性必須足夠強，以滿足關鍵應用的需要。大多數的物聯設備，要求操作系統(tǒng)內核要具備實時性，因為很多的關鍵性動作，必須在有限的時間內完成，否則將失去意義。內核的實時性包涵很多層面的意思，首先是中斷響應的實時性，一旦外部中斷發(fā)生，操作系統(tǒng)必須在足夠短的時間內響應中斷并做出處理。其次是線程或任務調度的實時性，一旦任務或線程所需的資源或進一步運行的條件準備就緒，必須能夠馬上得到調度。典型實現案例典型實現案例物聯操作系統(tǒng)是一個通用的概念，與“嵌入式操作系統(tǒng)”一樣，是一類操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。其中最典型的一個例子，就是HelloX操作系統(tǒng)。這是一個自2004年就開始開發(fā)的操作系統(tǒng)，原名為“HelloChina操作系統(tǒng)“，后來為了更加聚焦物聯應用，更名為”HelloX操作系統(tǒng)“。該操作系統(tǒng)專注于物聯應用，完全符合物聯操作系統(tǒng)的上述特點，代碼完全開源，同時具備如下主要特點：完全自主知識產權的內核HelloX操作系統(tǒng)的內核基于面形對象思想進行開發(fā)，具備完全的自主知識產權，代碼完全開放。這與基于成熟操作系統(tǒng)內核進行定制開發(fā)的做法不同，這種一開始就瞄準物聯特點，從頭開始全新定制開發(fā)的做法，才能確保操作系統(tǒng)完全滿足物聯的應用需求。而基于已有成熟內核進行定制或二次開發(fā)的模式，則由于原有內核的開發(fā)理念不同，無法完全滿足物聯應用特征。同時，未來的開發(fā)計劃還必須要匹配原有內核的版本計劃，這兩者之間的割裂會嚴重阻礙物聯操作系統(tǒng)的發(fā)展。因此，具備完全知識產權的內核，對物聯操作系統(tǒng)的開發(fā)異常重要；