下一代物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)研究報告

1、下一代物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)研究報告技術(shù)創(chuàng)新，變革未來目錄CONTENTS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的時代背景下一代物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)及案例物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)發(fā)展展望信息化發(fā)展已從計算機(jī)時代、互聯(lián)網(wǎng)時代發(fā)展到物聯(lián)網(wǎng)時代，聯(lián)網(wǎng)要求由“人人相連” 變?yōu)椤叭宋锝换ァ保锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)處于快速成長期920世紀(jì)60年代，美國四所大學(xué)的超級計算機(jī)開始采用TCP/IP協(xié)議聯(lián)機(jī)，正式拉開了互聯(lián)網(wǎng)時代的序幕。經(jīng)過60余年的發(fā)展，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連已 從大型計算機(jī)時代發(fā)展到個人計算機(jī)時代，我們現(xiàn)在正處于移動計算時代和萬物互聯(lián)時代的過渡階段，軟件及硬件設(shè)備發(fā)生了翻天覆地的變化， 聯(lián)網(wǎng)的要求由之前的“人與人”相連轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭伺c人”及“人與物”相連。近十年來，

2、全球PC和智能手機(jī)的出貨量為百萬級別，而物聯(lián)網(wǎng)的 設(shè)備連接量達(dá)到了百億級別，物聯(lián)網(wǎng)因其應(yīng)用廣泛性、用戶友好性、生態(tài)完整性而具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。機(jī)器聯(lián)網(wǎng)人人相連人物交互代表公司設(shè)備連接量大型計算機(jī)時代時代有線互聯(lián)，算力強(qiáng)大特點(diǎn)用于科研、企事業(yè)單位個人計算機(jī)時代 有線/無線互聯(lián) 互聯(lián)網(wǎng)開始普及移動計算機(jī)時代 無線互聯(lián)，實(shí)時連接 終端設(shè)備平民化邊緣計算機(jī)時代 萬物互聯(lián)，AI賦能 全場景式智能應(yīng)用IBM Apple 聯(lián)想惠普 戴爾 宏碁2010年全球出貨量峰值3.5億臺華為 AppleSamsung 小米2016年全球出貨量峰值14.7億臺華為 阿里巴巴 小米Microsoft Apple Amazo

3、n2019年全球設(shè)備連接量120億臺IBM雷明頓-蘭德數(shù)量級別為千萬臺數(shù)據(jù)來源：IDC通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由1G向5G的跨越物聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)型上漲，物聯(lián)網(wǎng)終端軟件復(fù)雜度的提升勢在必行。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺也需要具備一套對軟件開發(fā)者更友好 的、相對統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，使軟件開發(fā)過程從硬件開發(fā)中解耦出來。只需要基于操作系統(tǒng)，即可快速開發(fā)上層應(yīng)用。區(qū)別于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)在操作系統(tǒng)領(lǐng)域需要易拓展、跨平臺、 低成本、強(qiáng)安全、穩(wěn)連接的新要求12多終端應(yīng)具備彈性部署的能力，可應(yīng)用于不同的終端設(shè)備低成本應(yīng)具備在微小設(shè)備運(yùn)行的能力，資源耗用小，功耗小，降低硬件成本強(qiáng)安全在零碎終端上，同樣擁有足夠強(qiáng)的安全機(jī)制，保

4、障用戶設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全云端能力在底層架構(gòu)設(shè)計上應(yīng)該具有豐富的云端接入功能，并且保持穩(wěn)定連接操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對操作系統(tǒng)提出的新需求跨平臺應(yīng)具備消弭硬件平臺差異，使軟硬件開發(fā)解耦的能力物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)如果按照功能進(jìn)行分層，可以劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。感知層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的五官和四肢，負(fù)責(zé)前端數(shù)據(jù) 的收集；網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于神經(jīng)纖維，用于高速傳遞數(shù)據(jù)和信息；平臺層相當(dāng)于小腦和大腦，連接管理平臺確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自主運(yùn)行，而操作系 統(tǒng)則確保智能應(yīng)用有運(yùn)行的基底。廣義的操作系統(tǒng)是云端PaaS平臺和端側(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)一和融合。從市場分額占比來看，平臺層占有物聯(lián)網(wǎng)大約 20%市場。綜合技術(shù)因素和市場規(guī)模，

5、操作系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要一環(huán)。13感知層網(wǎng)絡(luò)層接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)平臺層應(yīng)用層芯片傳感器通信模組嵌入式SoC通信芯片物理傳感器RFID攝像頭 生物傳感器WIFI藍(lán)牙ZigBeeLoRa蜂窩網(wǎng)絡(luò)（34G、NB-IoT）蜂窩網(wǎng)絡(luò)非蜂窩網(wǎng)絡(luò)ZigBee、LoRa、藍(lán)牙連接管理平臺設(shè)備管理平臺應(yīng)用開發(fā)平臺操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)智能終端可穿戴設(shè)備、智能家居、智能汽車物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成智慧樓宇、智慧城市、智能制造物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)按功能進(jìn)行分層廣義 操作系統(tǒng)上承應(yīng)用落地系統(tǒng)集成商SI應(yīng)用開發(fā)商ISV大量協(xié)議的封裝和集成 簡化了程序開發(fā)API及數(shù)據(jù)服務(wù)賦能集 成商的應(yīng)用落地物聯(lián)網(wǎng)PaaS平臺端側(cè)操作系統(tǒng)對不同類型

6、處理器和模組的支持適配 下接海量終端海量 終端設(shè)備豐富應(yīng)用形態(tài)廣義操作系統(tǒng)起到承上啟下的作用廣義物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)上承落地應(yīng)用，下接海量終端傳感器 控制器 智能家居 消費(fèi)電子操作系統(tǒng)是硬件資源和軟件應(yīng)用之間的橋梁，對于復(fù)雜的底層硬件資源而言，軟件開發(fā)者必須通過操作系統(tǒng)的指令和接口進(jìn)行調(diào)用。 通過操作系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下幾方面的功能。盡量有效、合理地組織和管理計算機(jī)的各種軟硬件資源；合理地組織計算機(jī)的工作進(jìn)程，控制程序的執(zhí)行并在程序執(zhí)行的過程中向程序提供各種各樣的服務(wù)功能；用各種各樣的方式使得用戶能夠非常靈活、方便地使用計算機(jī)，采用各種各樣的技術(shù)使整個計算機(jī)系統(tǒng)能夠高效率地運(yùn)行。狹義操作系統(tǒng)協(xié)同軟硬件資源

7、，提高終端效率14操作系統(tǒng)是軟硬件資源的分配者操作系統(tǒng)層硬件資源：CPU、內(nèi)存、I/O設(shè)備軟件資源：應(yīng)用軟件、磁盤中的信息物理機(jī)層虛擬機(jī)層配置在計算硬件上的第一層軟件， 對硬件系統(tǒng)的第一次擴(kuò)充為軟件進(jìn)程分配計算資源，決定了軟件及應(yīng)用存在的形態(tài)設(shè)備 管理作業(yè)管理文件 管理存儲管理操作系統(tǒng)的五大管理功能對硬件設(shè)備的管理，包括 輸入輸出設(shè)備的分配、啟動、完成和回收對處理器進(jìn)程的管 進(jìn)程 理，將計算資源合 管理 理地分配給每個任務(wù)文件的邏輯組織和 物理組織、目錄結(jié) 構(gòu)和管理負(fù)責(zé)人機(jī)交互、 圖形界面、語 音控制對存儲空間內(nèi)數(shù)據(jù) 的結(jié)構(gòu)和組織方式 進(jìn)行管理物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是科技巨頭的重要著力點(diǎn)，也是取得物聯(lián)

8、網(wǎng)時代戰(zhàn)略制高點(diǎn)的關(guān)鍵之一17物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)從服務(wù)連接，到服務(wù)應(yīng)用，最終目的應(yīng)該是服務(wù)于智能物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)尚處于發(fā)展早期階段，呈現(xiàn)出碎片化狀態(tài)。目前市場中存在著不同來源的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)：有從原有嵌入式操作系統(tǒng)改 進(jìn)而來的，也有從通用系統(tǒng)裁剪而來的，還有面向物聯(lián)網(wǎng)需要完全從零發(fā)展而來的。不同行業(yè)背景的廠商（操作系統(tǒng)大廠、硬件廠商、 云計算服務(wù)廠商等）從自身業(yè)務(wù)需求出發(fā)進(jìn)行探索。我們判斷盡管目前物聯(lián)網(wǎng)市場中操作系統(tǒng)的市場占有率較為分散，但未來有可能出 現(xiàn)幾個壟斷具體業(yè)務(wù)場景或生態(tài)的主導(dǎo)型物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。主流的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)發(fā)展歷史2003200620142015201620172018201920

9、20AWS：睿賽德科技：Arm：谷歌：谷歌：Apache基金會：Arm：Mbed Linux OS華為：微軟：Adam Dunkels翼輝信息：微軟：華為：Linux基金會：谷歌：(個人）:Contiki慶科：MiCO OS騰訊：阿里巴巴：Wind River:亞馬遜：來源：整理四大類物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，起源和發(fā)展方向各有不同29物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)尚處于發(fā)展早期階段。整個物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)市場呈現(xiàn)出碎片化狀態(tài)。目前市場中至少存在著四種發(fā)展來源的物聯(lián)網(wǎng)操作 系統(tǒng)：嵌入式實(shí)時系統(tǒng)及升級版、原有通用系統(tǒng)裁剪定制后適應(yīng)部分物聯(lián)網(wǎng)需求，近幾年來出現(xiàn)的專門為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的輕量級IoT OS， 以及完全從新開發(fā)的新型操作

10、系統(tǒng)。不同背景的廠商從自身需求和實(shí)際業(yè)務(wù)能力出發(fā)進(jìn)行探索。我們判斷盡管目前物聯(lián)網(wǎng)市場中操作系 統(tǒng)的市場占有率較為分散，但未來有可能出現(xiàn)幾個壟斷應(yīng)用場景的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。基于現(xiàn)有市場的四類物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)3、面向物聯(lián)網(wǎng)的輕量級IoT OS代表系統(tǒng)： RT-Thread、華為 LiteOS、ARM mbedOS、AliOS Things、 Azure RTOS、Amazon FreeRTOS等 優(yōu)點(diǎn)：專門為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)設(shè)計，聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 完善，開發(fā)包齊全；缺點(diǎn)：仍未解決物聯(lián)網(wǎng)終端碎片化和割裂的問題。2、基于Linux、iOS、Windows等成熟操作 系統(tǒng)的裁剪代表系統(tǒng)：uclinux、win10 IOT

11、、 WatchOS、Android Things等優(yōu)點(diǎn)：軟件開發(fā)工具完善，開發(fā)者基數(shù)大； 缺點(diǎn)：原版系統(tǒng)冗余嚴(yán)重、歷史遺留問題較 多，普遍不適應(yīng)低功耗場景、可擴(kuò)展性低， 需要定制化。4、下一代操作系統(tǒng)代表系統(tǒng)：谷歌Fuchsia、華為鴻蒙OS優(yōu)點(diǎn)：是對嵌入式系統(tǒng)和個人設(shè)備操作 系統(tǒng)的革命性進(jìn)化，理念為統(tǒng)一型OS， 擴(kuò)展性及移植性好；缺點(diǎn)：開發(fā)面臨的不確定性高，缺少開發(fā)者基礎(chǔ)和生態(tài)支持。1、傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)+通信協(xié)議+其 他物聯(lián)網(wǎng)功能模塊代表系統(tǒng)：SylixOS、C/OS-、Vxworks等優(yōu)點(diǎn)：更偏向硬件層，硬件推廣成本低；缺點(diǎn)：軟件開發(fā)難度高，軟硬件 耦合較嚴(yán)重，生態(tài)封閉。來源：整理各類物聯(lián)網(wǎng)

12、操作系統(tǒng)的應(yīng)用場景有所差異30物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)按照應(yīng)用場景來看，各類操作系統(tǒng)都有其對應(yīng)的重點(diǎn)應(yīng)用場景，而在部分場景中存在有多類操作系統(tǒng)可供選擇的情況?，F(xiàn)有四類物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的應(yīng)用場景（舉例）操作系統(tǒng)名稱應(yīng)用場景傳統(tǒng)嵌入 式系統(tǒng)uClinux工業(yè)控制、無人機(jī)、因特網(wǎng)設(shè)備(路由器、交 換機(jī)、防火墻、負(fù)載均衡器等)、專用的控制 系統(tǒng)(自動售貨機(jī)）Vxworks通信、軍事、航空航天、工業(yè)制造機(jī)器人、醫(yī)療器械、及汽車電子SylixOS航空航天、電力電網(wǎng)、軌道交通、機(jī)器人、 新能源、醫(yī)療、工業(yè)自動化通用OS裁剪定制后Android things應(yīng)用于除手機(jī)（Android）、電視（Android TV）、車

13、機(jī)（Android Auto） 和穿戴式設(shè)備（Android Wear）之外的物 聯(lián)網(wǎng)及嵌入式設(shè)備，適用于構(gòu)建智能家居Windows 10 IoT 核心板智能建筑、IoT 網(wǎng)關(guān)、HMI、智能家居、可 穿戴設(shè)備Windows 10IoT 企業(yè)版工業(yè)平板電腦、零售服務(wù)點(diǎn)、ATM、醫(yī)療設(shè)備、制造設(shè)備、瘦客戶端操作系統(tǒng)名稱應(yīng)用場景輕量級物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)RT-Thread智能家電、網(wǎng)關(guān)、工業(yè)物聯(lián)終端Alios things智能生活電器、智能穿戴設(shè)備、工業(yè)數(shù) 據(jù)采集設(shè)備Huawei LiteOS智能家居、攝像頭、智能水表、智能停 車、智能照明Amazon FreeRTOS使用微控制器，RAM和ROM資源較少

14、 的應(yīng)用場景，如工業(yè)場景下的傳感器、 制動器、泵和自動化組件統(tǒng)一操作系統(tǒng)HarmonyOS鴻蒙依次推進(jìn)從低資源硬件到高資源硬件的覆蓋，以分布式能力面向全場景Fuchsia可以兼容手機(jī)、PC、智能家居等物聯(lián) 網(wǎng)場景的統(tǒng)一操作系統(tǒng)來源：整理16代表公司亞馬遜蘋果微軟華為阿里巴巴云依托AWS的云服務(wù)：AWS IoT集成人工智能和大數(shù) 據(jù)分析能力針對硬件產(chǎn)品及場景的開 放平臺：Homekit 、HealthKit 、SiriKit等助力開發(fā)者應(yīng)用開發(fā)Azure 物聯(lián)網(wǎng)中心：受信任的平臺模塊 (TPM) 、 Azure IoT Hub 、 Azure Stream Anzlytics、Azure Sto

15、rage 、 Azure DocumentDB等華為云，物聯(lián)網(wǎng)云平臺：OceanConnect阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺： 開發(fā)者服務(wù)工具IoT Studio物聯(lián)網(wǎng)市場Link Market垂直行業(yè)平臺： 飛鳳、飛燕端終端AI芯片：AWS Inferentia提升AI語音助手效率； 操作系統(tǒng)：Free RTOS芯片：針對硬件產(chǎn)品線推出 A/T/H/S系列芯片 操作系統(tǒng)：與設(shè)備適配的iOS傳感器技術(shù)：NFC、 3D傳感器、生物信息傳感器IoT芯片：Azure Sphere系列認(rèn)證芯片 操作系統(tǒng)：Windows 10 IoT（包含核心板、企業(yè)版）IoT 芯 片 ： NB-IoT商用芯片 IoT通信模組：eL

16、TE-IoT模組 操作系統(tǒng)：LiteOS、鴻蒙OS通信芯片：LoRa芯片AI芯片：平頭哥RISC-V架構(gòu) 操作系統(tǒng)：AliOS Things我們觀察到，近年來世界范圍內(nèi)的科技巨頭都開始在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)布局，雖然各家打法各有差異，但總結(jié)來看巨頭布局互聯(lián)網(wǎng)主 要關(guān)注“云+端”模式，努力構(gòu)建生態(tài)和競爭優(yōu)勢。在云側(cè)，以云平臺為支撐的中間件服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)和信息服務(wù)，以及在端側(cè)，以底 層軟硬件設(shè)備為基礎(chǔ)的配套組件，將會是巨頭控制物聯(lián)網(wǎng)海量終端、豐富應(yīng)用形態(tài)的兩個最好切入點(diǎn)。國際范圍內(nèi)領(lǐng)先的科技企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)方向的布局來源：，2020巨頭企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)布局研究全球科技巨頭正在以“云+端”模式布局物聯(lián)網(wǎng)下一

17、代操作系統(tǒng)Next generation operating system58完整的IoT網(wǎng)絡(luò)需要多種類型的操作系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng) 終端碎片化的發(fā)展趨勢催生了下一代物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)硬件的操作系統(tǒng)使用通常分為兩類：終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)。 與網(wǎng)關(guān)相比，終端設(shè)備或節(jié)點(diǎn)的功能需求通常要小得多。因此應(yīng)用于終端中 樞設(shè)備的系統(tǒng)和其他IoT終端設(shè)備有較大的差異，實(shí)現(xiàn)的功能目標(biāo)也完全不同。是否有一種從設(shè)計結(jié)構(gòu)上就符合物聯(lián)網(wǎng)的多終端和碎片化需 求的IoT OS可以滿足多方面需求？我們關(guān)注到谷歌Fuchsia和華為鴻蒙OS可能會實(shí)現(xiàn)。下面將重點(diǎn)介紹這兩個系統(tǒng)。59一個完整的IoT網(wǎng)絡(luò)需要多種類型的操作系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)

18、以智能網(wǎng)關(guān)為代表 的終端中樞設(shè)備movement運(yùn)動傳感器及其他物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備presence存在environment環(huán)境optical感光Flow流動voice語音以智能網(wǎng)關(guān)為代表 的終端中樞設(shè)備以智能網(wǎng)關(guān)為代表 的終端中樞設(shè)備私有云混合云公有云小型IoT終端設(shè)備往往采用輕量級的IoT OS，甚至于不采用 OS而直接用裸機(jī)模式：一般認(rèn)為，在8位MCU上很少使用OS，消耗少于16KB的RAM和Flash / ROM的系統(tǒng)不需要操作系統(tǒng)；在資源稍高的設(shè)備上，采用OS和開發(fā)中間件將簡化軟硬 件開發(fā)過程，提升設(shè)備能力。終端中樞設(shè)備往往承擔(dān)起較重的任務(wù)，Linux、Win10 IoT和Android

19、 Things大多服務(wù)于此類需求：由中樞設(shè)備進(jìn)行端側(cè)的數(shù)據(jù)整合、實(shí)時分析，并作出實(shí)時 決策，減少去往云端的數(shù)據(jù)量；此外還要起到保護(hù)下游設(shè)備不被非法侵入的防火墻功能；與基于云的物聯(lián)網(wǎng)平臺的可靠通信，在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下， 備份傳輸以及管理數(shù)據(jù)和設(shè)備；谷歌：為解決Linux內(nèi)核與物聯(lián)網(wǎng)不適配的問題，F(xiàn)uchsia應(yīng)運(yùn) 而生，分層模塊化的架構(gòu)更適合裁剪定制，更貼近終端需求Android及Chrome OS帶給谷歌在操作系統(tǒng)上的經(jīng)驗積累，同時也讓谷歌認(rèn)識到基于Linux內(nèi)核的諸多局限。盡管Android為了彌補(bǔ)Linux 的缺陷打了厚重的中間層，但仍無法從根本上解決問題。谷歌Fuchsia項目在設(shè)計之初

20、就瞄準(zhǔn)了現(xiàn)有OS的諸多缺陷，旨在適用于從手機(jī)、PC 到智能設(shè)備的各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。Fuchsia采用Zircon微內(nèi)核，并使用Flutter作為開發(fā)框架，提供了上游硬件廠商、下游應(yīng)用開發(fā)者、設(shè)備友 商、用戶和安全等5方面的改進(jìn)。在系統(tǒng)架構(gòu)上，F(xiàn)uchsia采用模塊化和層級化的方式來化解Android的設(shè)計缺陷。60設(shè)想中Fuchsia如何解決現(xiàn)代OS痛點(diǎn)廠商黑客用戶設(shè)備友商安全問題原生進(jìn)程沙箱，解決 應(yīng)用安全和分發(fā)問題硬件維護(hù)問題穩(wěn)定的驅(qū)動接口，硬件廠商 上游硬件可獨(dú)立維護(hù)硬件驅(qū)動系統(tǒng)模塊化，分層， 設(shè)備廠商可以靈活 定制專有系統(tǒng)基于Vulkan和物理 渲染的純3D UIFlutter應(yīng)用開發(fā)框

21、架 下游應(yīng)用開發(fā)者來源：許中興博士演講PPTFuchsia系統(tǒng)架構(gòu)示意圖Zircon微內(nèi)核基礎(chǔ)服務(wù)進(jìn)程（設(shè)備管理器，核心設(shè)備驅(qū)動, 進(jìn)程間通信接口庫)Garnet系統(tǒng)服務(wù)層PeridotTopaz模塊化應(yīng)用程序設(shè)計,提供統(tǒng)一、可 定制、多設(shè)備用戶體驗的服務(wù)包含各種操作系統(tǒng)所需的各種底層功 能，包括硬件的驅(qū)動程序（網(wǎng)絡(luò)，圖 形等）和軟件安裝系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用，提供 Flutter 支持分 層 模 塊 化 的 結(jié) 果 是 解 耦解耦后的操作系統(tǒng)更適合裁剪定制由于Fuchsia完全的拋棄了宏內(nèi)核，其微內(nèi)核帶來的程序運(yùn)行特點(diǎn)值得一提。微內(nèi)核將系統(tǒng)分為小的功能模塊，只在內(nèi)核中保留最核心的調(diào) 度等功能，這也意味

22、著大部分的系統(tǒng)級服務(wù)都被拆分到了內(nèi)核外，以進(jìn)程間通信（ IPC， Inter-Process Communication ）形式執(zhí)行。IPC 是微內(nèi)核系統(tǒng)消耗最大的一部分，存在很大的改進(jìn)空間，是目前階段的技術(shù)難點(diǎn)所在，尤其是對于規(guī)模較大的內(nèi)核而言。Fuchsia采用微內(nèi)核，靈活易用，但是IPC耗能高、效率低的 問題亟需改進(jìn)61微內(nèi)核Zircon相比于Linux宏內(nèi)核的運(yùn)行差異來源：許中興博士演講PPT宏內(nèi)核monolithic kernel微內(nèi)核microkernel一個任務(wù)在內(nèi)核中 被完整的執(zhí)行，共 享內(nèi)存空間。執(zhí)行 效率更高，速度更 快，但安全性無法 保證。且因為各功 能模塊間耦合度高，

23、維護(hù)更新難，可拓 展性差。一個任務(wù) 被拆分成 幾個子任 務(wù)，以進(jìn) 程間通信 的形式在 內(nèi)核態(tài)外 部實(shí)現(xiàn)完 成宏內(nèi)核微內(nèi)核代表系統(tǒng)Linux、FreeBSD、 Windows98、DOS等QNX、L4、Symbian、 Mac OS X、Minix等基本概念用戶服務(wù)和內(nèi)核服務(wù)運(yùn)行在 相同地址空間中用戶服務(wù)和內(nèi)核服務(wù)運(yùn)行在 相同地址空間中常規(guī)尺寸比微內(nèi)核大比較小可擴(kuò)展性擴(kuò)展較困難容易擴(kuò)展執(zhí)行進(jìn)程速度快慢安全性單個服務(wù)崩潰往往意味著整 個系統(tǒng)崩潰單個服務(wù)崩潰不影響全局代碼開發(fā)需要開發(fā)的代碼量大需要開發(fā)的代碼量少微內(nèi)核與宏內(nèi)核的性能對比62宏內(nèi)核vs微內(nèi)核，對比發(fā)現(xiàn)微內(nèi)核是IOT OS的發(fā)展方向硬件I

24、PC驅(qū)動內(nèi)存管理虛擬文件系統(tǒng)（VFS）調(diào)度文件系統(tǒng)應(yīng)用硬件調(diào)度IPC內(nèi)存管理應(yīng)用驅(qū)動文件系統(tǒng)用戶態(tài)系統(tǒng) 調(diào)用內(nèi)核態(tài)IPCFuchsia宏內(nèi)核（Monolithic kernel）特點(diǎn)：大量功能集中在內(nèi)核態(tài)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)核處于特權(quán)級各種應(yīng)用處于非特權(quán)級。優(yōu)點(diǎn)：具有近30年的發(fā)展歷史，有統(tǒng)一的社區(qū)和生態(tài)。缺點(diǎn)：安全與可靠性不足，模塊之間沒有很強(qiáng)的隔離機(jī)制。實(shí)時性支持不足，系統(tǒng)復(fù)雜導(dǎo)致無法做最壞情況的時延分析。系統(tǒng)過于龐大阻礙創(chuàng)新，Linux代碼行數(shù)超2千萬行。微內(nèi)核（Micro Kernel）特點(diǎn)：將盡可能多的功能移出內(nèi)核態(tài)至用戶態(tài)， 稱為服務(wù)(Server)優(yōu)點(diǎn)：易于擴(kuò)展移植，大部分模塊與底層硬件無關(guān)

25、， 滿足不同終端對操作系統(tǒng)的個性化定制需求。安全可靠，服務(wù)之間存在進(jìn)程粒度隔離，模塊化提升操作系統(tǒng)容錯能力。缺點(diǎn)：性能較差，內(nèi)核的模塊交互由函數(shù)調(diào)用變成了 進(jìn)程間通信，降低了部分效率。生態(tài)欠缺，目前尚未有統(tǒng)一的開發(fā)者社區(qū)。兩種內(nèi)核的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)對比IOT需要什么樣的 操作系統(tǒng)？無縫更新能力系統(tǒng)更新通過后臺完成，無需中斷維護(hù)系統(tǒng)安全能力具備防止惡意攻擊能力保持長期連接能力保持 5G、WIFI等連接，保證設(shè)備間 能一直相互連接云端接入能力支持設(shè)備間無縫訪問數(shù)據(jù)支持各種交互能力兼顧觸控、手寫、語音、鍵鼠等方 式以及能夠通過傳感器和姿勢感知支持多樣產(chǎn)品形態(tài)能力支持云、邊、端的應(yīng)用AI能力微內(nèi)核是IOT

26、 OS的發(fā)展方向Fuchsia以移動平臺為入口，進(jìn)軍桌面平臺、服務(wù)器平臺，充 分利用Android生態(tài)，拓展在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的合作伙伴Fuchsia極有可能是谷歌告別Linux kernel歷史包袱，并且建立起統(tǒng)一操作系統(tǒng)的契機(jī)。Google挑選了一系列它認(rèn)為合適的技術(shù)和組件加入 到這個新操作系統(tǒng)中。例如，微內(nèi)核Zircon、基于能力的訪問控制、Vulkan圖形接口、3D桌面渲染Scenic、Flutter應(yīng)用開發(fā)框架等。谷歌 對其的發(fā)展規(guī)劃是，先在智能音箱等智能家居上應(yīng)用，然后逐漸轉(zhuǎn)移到筆記本電腦等更大的設(shè)備上。用于編寫 Fuchsia 應(yīng)用的 Flutter SDK 現(xiàn)已經(jīng)能夠為 Androi

27、d 和 iOS 應(yīng)用程序生成代碼，開發(fā)跨系統(tǒng)應(yīng)用正在嘗試中。63Fuchsia在各個平臺的潛在優(yōu)勢原生的進(jìn)程沙箱機(jī)制將帶來新的安全特性和容器機(jī)制服務(wù)器平臺桌面平臺游戲3D引擎Pipeline的圖形棧，和毫無遺產(chǎn)負(fù)擔(dān)的實(shí)現(xiàn) 使電子娛樂的實(shí)現(xiàn)更為高效；無縫兼容龐大的Android生態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)桌面端和移動端的打通。移動平臺系統(tǒng)模塊化帶給第三方設(shè)備廠商全面定制的能力；驅(qū)動框架方便硬件廠商編寫和維護(hù)私有驅(qū)動。來源：許中興博士演講PPT加入Fuchsia生態(tài)的產(chǎn)業(yè)巨頭國家公司中國終端制造商：華為、小米、OPPO、Vivo 半導(dǎo)體：紫光展銳、聯(lián)發(fā)科美國半導(dǎo)體：高通英國圖形技術(shù)：Imagination Te

28、chnologies半導(dǎo)體：ARM日本終端制造商：索尼、夏普韓國終端制造商&半導(dǎo)體：三星印度嵌入式&無線通信：GlobalEdge Software瑞士半導(dǎo)體：意法半導(dǎo)體來源：Fuchsia中文社區(qū)，截止2020年7月華為：物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的發(fā)展新方向是鴻蒙OS，變革關(guān)鍵點(diǎn)是以鴻蒙微內(nèi)核取代目前多種內(nèi)核共同運(yùn)作的模式64華為對鴻蒙OS的發(fā)展給出了大致的發(fā)展階段，其中最核心的轉(zhuǎn)變是在兼容Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)上逐漸用自研的鴻蒙微內(nèi)核替換掉當(dāng)下Linux內(nèi)核、 鴻蒙微內(nèi)核和華為LiteOS共存的形態(tài)。同時鴻蒙也會關(guān)注于對Android的兼容問題。分布式技術(shù)的廣泛運(yùn)用為終端設(shè)備之間的互操作性提供 可能。

29、方舟編譯器和面向多終端開發(fā)的IDE為代碼一次開發(fā)多終端移植提供工具便利。華為鴻蒙OS架構(gòu)圖（當(dāng)下和未來）來源：HDC.2019Linux內(nèi)核鴻蒙微內(nèi)核LiteOS內(nèi)核（當(dāng)下）基礎(chǔ) 服務(wù)多RunTime通用系統(tǒng)服務(wù)IoT設(shè)備專有服務(wù)分布式數(shù)據(jù)管理虛擬外設(shè)UI&圖形分布式軟總線多用戶程序框架方舟 編譯 器和 多終 端開 發(fā)IDE應(yīng)用程序框架手機(jī)應(yīng)用、車機(jī)應(yīng)用、大屏應(yīng)用、PC應(yīng)用鴻蒙微內(nèi)核多用戶程序框架方舟 編譯 器和 多終 端開 發(fā)IDE應(yīng)用程序框架手機(jī)應(yīng)用、車機(jī)應(yīng)用、大屏應(yīng)用、PC應(yīng)用多RunTime通用系統(tǒng)服務(wù)IoT設(shè)備專有服務(wù)分布式數(shù)據(jù)管理虛擬外設(shè)UI&圖形分布式軟總線文件系統(tǒng)電源管理內(nèi)存管

30、理設(shè)備驅(qū)動基礎(chǔ)服務(wù)（外核）移出內(nèi)核內(nèi)核（未來）替換鴻蒙OS分布式技術(shù)帶來的互操作性分布式技術(shù)帶來的設(shè)備間互操作性可能是鴻蒙OS帶給消費(fèi)者的最大不同體驗。以分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理和分布式安全為三大核心的 分布式技術(shù)從根本上將其區(qū)別于之前的主流操作系統(tǒng)。同時，分布式技術(shù)也將改變上層應(yīng)用和終端硬件的開發(fā)形態(tài)。65分布式軟總線分布式軟總線是對過往連接中硬總線的替代，全 場景設(shè)備間可以基于軟總線完成設(shè)備虛擬化、跨 設(shè)備服務(wù)調(diào)用、多屏協(xié)同、文件分享等分布式業(yè)低時延 10ms端到端時延 高吞吐有效吞吐2.4Gbps 高可靠30%抗丟包率異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò) WiFI、藍(lán)牙等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)快速連接自發(fā)現(xiàn)自組網(wǎng) 無感連

31、接動態(tài)時延校準(zhǔn)多設(shè)備間的時延同步分布式數(shù)據(jù)管理分布式數(shù)據(jù)管理讓跨設(shè)備處理如同本地一 樣方便快捷,本質(zhì)上是不同設(shè)備上的數(shù)據(jù)整 理成一個可以統(tǒng)一訪問的接口去調(diào)用。務(wù),具備自發(fā)現(xiàn)、自組網(wǎng)、高帶寬低時延的特點(diǎn)。 分布式文件系統(tǒng)遠(yuǎn)程讀寫性能是Samba的4倍OPS性能是ContentProvider的1.3倍分布式數(shù)據(jù)庫 分布式檢索檢索性能是IOS Core Spotlight的1.2倍分布式安全確保正確的人、用正確的設(shè)備、正確 的使用數(shù)據(jù)正確的人 根據(jù)業(yè)務(wù)場景提供最佳安全認(rèn)證策略正確的設(shè)備 內(nèi)核級安全能力提升全場景設(shè)備安全性正確使用數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)和設(shè)備安全級別確保數(shù)據(jù)流通安全可信分布式軟總線分布式 數(shù)據(jù)

32、服務(wù)分布式 設(shè)備虛擬化分布式任務(wù)調(diào)度多類型終端設(shè)備API元服務(wù)1元服務(wù)2元服務(wù)3系列分布式技術(shù)帶來應(yīng)用層面的形態(tài)改變， 一個應(yīng)用由許多可以獨(dú)立運(yùn)行的元服務(wù)組 成，以服務(wù)分布式條件下任務(wù)調(diào)用的需求。分布式應(yīng)用方舟編譯器對終端軟件編譯機(jī)制進(jìn)行了架構(gòu)級優(yōu)化，在鴻蒙OS應(yīng)用開發(fā)中起關(guān)鍵作用方舟編譯器將會是鴻蒙OS贏得開發(fā)者生態(tài)的關(guān)鍵?？缯Z言編譯是制約應(yīng)用程序執(zhí)行效率的瓶頸，從程序員使用的C、C+和Java等程序語言 轉(zhuǎn)換為硬件執(zhí)行的機(jī)器碼。和現(xiàn)有安卓編譯器不同代碼保持獨(dú)立，在運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行協(xié)調(diào)，因此產(chǎn)生額外系統(tǒng)開銷的做法不同，方舟編譯器 在開發(fā)環(huán)境中就編譯成一套可執(zhí)行文件，節(jié)約了系統(tǒng)開銷。多層Mapl

33、e IR能夠使得多種編程語言在編譯后可兼容運(yùn)行于不同操作系統(tǒng)下。66方舟編譯器對開發(fā)環(huán)境的精簡APK可執(zhí)行文件統(tǒng)一程序優(yōu)化源程序Java源程序CC+二進(jìn)制碼源程序Java源程序CC+APK可執(zhí)行文件DEXCC+庫統(tǒng)一程序表示二進(jìn)制碼ART虛擬機(jī)二進(jìn)制碼手機(jī) 運(yùn)行 環(huán)境程序 開發(fā) 環(huán)境帶來額外開銷JNI方舟編譯器現(xiàn)有安卓編譯器來源：2019.04發(fā)布會Maple IR是方舟編譯器的核心CC+JavaJava ScrpitTensorFlowCaffeMxNet方舟IR轉(zhuǎn)換器Maple IR程序分析、優(yōu)化及代碼生成二進(jìn)制字節(jié)碼AndroidAOSMediaOSLiteOSLinuxMaple VM

34、S來源：史寧寧，Maple IR分析鴻蒙OS的發(fā)展將緊密結(jié)合華為“1+8+N”的物聯(lián)網(wǎng)終端戰(zhàn)略手機(jī)HD音箱眼鏡 手表車機(jī)平板PC耳機(jī)智能 家居運(yùn)動 健康智慧 辦公智慧 出行智慧 娛樂1+8+N：1個主入口（手機(jī)），8個輔入口（平板、PC、車機(jī)、HD、音箱、耳機(jī)、VR、穿戴）N指廣泛的IoT設(shè)備（生態(tài)伙伴設(shè)備）如前文所述，華為Lite OS在輕量級物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)上早有布局，而2019年8月發(fā)布的鴻蒙OS則是更進(jìn)一步的升級。作為對比，我們可以發(fā) 現(xiàn)鴻蒙OS與Fuchsia在設(shè)計理念上極為相似。鴻蒙OS也采用微內(nèi)核架構(gòu)，將系統(tǒng)分為小的功能模塊，只在內(nèi)核中保留最核心的調(diào)度等功能。 可以預(yù)見未來鴻蒙OS

35、將會通過華為“1+8+N”的終端戰(zhàn)略搭載在各種不同形態(tài)的產(chǎn)品上。華為“1+8+N”終端戰(zhàn)略可裁剪特性是鴻蒙OS的主要特點(diǎn)硬件驅(qū)動微內(nèi)核應(yīng)用程序框架通用必選手機(jī)必選手機(jī)可選大屏必選大屏可選通用必選服務(wù) 必選驅(qū)動可選 框架手機(jī)必選 框架通用必選服務(wù) 必選驅(qū)動可選 框架大屏必選 框架通用必選服務(wù) 必選驅(qū)動可選 框架手表必選 框架來源：釗哥科普，B站67核心技術(shù)Harmony OS技術(shù)特點(diǎn)可裁剪：系統(tǒng)功能可按照不同 終端需求實(shí)現(xiàn)個性化定制。 跨終端：綜合信息感知平臺實(shí) 現(xiàn)多終端能力共享。易開發(fā)：一次開發(fā)，多端部署； 控件標(biāo)簽化，布局自適配。華為鴻蒙OS的產(chǎn)品落地情況華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)堅持“1+8+N”全場

36、景智慧生活戰(zhàn)略，以鴻蒙操作系統(tǒng)和HiAI為核心驅(qū)動力，支持HiLink智能家居生態(tài)和HMS（華為終 端云服務(wù),Huawei Mobile Services）服務(wù)生態(tài)的協(xié)同創(chuàng)新，升級軟硬件用戶體驗，使包括手機(jī)在內(nèi)的全場景終端實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、能力共 享，讓消費(fèi)者享受不同生活場景下、多種設(shè)備間無感連接、信息內(nèi)容無縫流轉(zhuǎn)的智慧生活美好體驗。68確定時延引擎TEE微內(nèi)核形式化驗 證多終端開發(fā)IDE鴻蒙OS 2.0 （2020）通用微內(nèi)核架構(gòu) 高性能圖形棧支持多語言統(tǒng)一編譯 多終端開發(fā)IDE滿足車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)鴻蒙OS 3.0（2021）垂直加速文件系統(tǒng) 軟硬件協(xié)同高性能IPC智慧屏PC手表手環(huán) 車機(jī)音箱 耳機(jī)華

37、為智慧屏 V65、V75、V55i、V65i操作系統(tǒng)：Harmony OS 1.0AI健身 人性互動WeLink 多方視頻通話HUAWEI Share 圖片互傳Magic-link 一碰投屏，超低時延華為智慧屏 X65操作系統(tǒng)：Harmony OS 1.1AI健身2.0 AI KIDS2.0 AI智能回看華為企業(yè)智慧屏 Idea Hub操作系統(tǒng)：Harmony OS 1.1智能音幕開放軟硬件，易集成鴻蒙OS未來近三年發(fā)展規(guī)劃鴻蒙OS 1.0 （2019）分布式架構(gòu)方舟編譯器鴻蒙OS發(fā)展新方向軟件定義汽車鴻蒙座艙操作系統(tǒng)HOS：軟硬件解耦，南北向開放，可實(shí)現(xiàn)語音交互、視覺識別、音頻優(yōu)化，預(yù)計20

38、20年落地北向開放（1+8生態(tài)）南向開放 （硬件即插即用）屏 攝像頭 揚(yáng)聲器 麥克風(fēng) 其他外設(shè)HOS APICar APIOEM自定義HCS能力 API語音助手 視線追蹤ARHUD主動降噪 分區(qū)音效 智能互聯(lián)中間件 圖形 媒體 賬號服務(wù) 安全 位置服務(wù) 車機(jī)硬件 電源服務(wù)設(shè)備API、硬件輔助、內(nèi)核鴻蒙座艙操作系統(tǒng) HOS鴻蒙OS首次應(yīng)用智慧屏鴻蒙OS+AI攝像頭賦能傳統(tǒng)電視，實(shí)現(xiàn)智慧交互 多屏協(xié)同 IoT控制 影音娛樂來源：整理The outlook for the development of IoT OS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)發(fā)展展望69AIoT時代的操作系統(tǒng)發(fā)展路徑很有可能區(qū)別于桌面和移動時代7

39、0特征通用型計算系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)形式和類型看得見的計算機(jī)形式； 按體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和結(jié)構(gòu)規(guī)模，可分為大、中、小、 微型機(jī)?？床灰姷挠嬎銠C(jī)；形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按應(yīng) 用場景來分類。組成通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外 設(shè)；軟件與硬件相對獨(dú)立。面向應(yīng)用的嵌入式處理器，總線 和外部接口多集成于處理器內(nèi)部；軟件與硬件集成緊密。開發(fā)方式開發(fā)平臺和運(yùn)行平臺都是通 用計算機(jī)。采用交叉開發(fā)方式，開發(fā)平臺為 通用計算機(jī)（宿主機(jī)），運(yùn)行平 臺為類嵌入式系統(tǒng)（目標(biāo)機(jī)）二次開發(fā)應(yīng)用程序可重新編制一般不能再編程，或二次編程較復(fù)雜盡管桌面和移動時代操作系統(tǒng)的發(fā)展給我們提供了很多信息和經(jīng)驗，但AIoT時代的操作系統(tǒng)發(fā)展路徑很有

40、可能區(qū)別于桌面和移動端的操作系 統(tǒng)。相比于設(shè)備硬件高度相似、應(yīng)用通用性高的桌面端和移動端，IoT OS面臨的場景更為復(fù)雜，設(shè)備種類更多，因此也需要更強(qiáng)的協(xié)同作業(yè) 能力。通用型計算機(jī)系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的對比以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢趨勢1：嵌入式系統(tǒng)以行業(yè)應(yīng)用為主，不會像桌面和移動 端一樣存在單一或寡頭平臺；而同一行業(yè)內(nèi)有可能會形 成開放、軟硬件重用、構(gòu)件兼容、維護(hù)方便和產(chǎn)業(yè)分工 的標(biāo)準(zhǔn)，以增強(qiáng)行業(yè)內(nèi)的健康發(fā)展。趨勢2：嵌入式應(yīng)用開發(fā)急需要強(qiáng)大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持，降低開發(fā)難度，提升開發(fā)速度。趨勢3：嵌入式系統(tǒng)逐漸向可編程的新型計算模型發(fā)展。 趨勢4：在不同應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域，收取開發(fā)

41、費(fèi)用和版稅的商 用型OS和不收版稅，只收技術(shù)服務(wù)費(fèi)的開源型OS會共同 存在，為建立以生態(tài)為主的行業(yè)巨頭尤其會選擇開源模 式。現(xiàn)在和將來：AIOT時代，操作系統(tǒng)層面的角逐剛剛開始715GIoTAI算力吞吐量10-100倍的提升 時延10-100倍的下降特定算力10-100倍的 計算性能提升需求終端設(shè)備數(shù)量10-100 倍的增長1、低時延要求對OS形成的挑戰(zhàn)：操作系統(tǒng)成為制約整體時延的關(guān)鍵因素；OS對5G低時延的適應(yīng)與進(jìn)化；OS在數(shù)據(jù)高吞吐量下能否實(shí)現(xiàn)工作的穩(wěn)定性。3、海量終端對OS形成的挑戰(zhàn)：海量設(shè)備的差異化需求如何由軟件來實(shí)現(xiàn)定義和滿足多類型設(shè)備的互操作和協(xié)同如何實(shí)現(xiàn)連接設(shè)備資源從KB級到TB

42、級的跨度；開放的IoT網(wǎng)絡(luò)如何確保海量設(shè)備的安全2、AI對OS形成的挑戰(zhàn)：OS如何統(tǒng)一調(diào)度不同類型的芯片加速器（MCUFPGASoC）以實(shí)現(xiàn)目的碎片化場景下，大部分終端設(shè)備的成本 和算力無法滿足AI需求的問題如何解決AIoT時代，軟硬件的需求都發(fā)生變化，對介于軟硬件之間的操作系統(tǒng)層產(chǎn)生新需求。我們相信AIoT時代必將帶來操作系統(tǒng)層的新機(jī)會。從 軟件層面，IoT OS 擁抱AI是必然，物聯(lián)網(wǎng)在異構(gòu)數(shù)據(jù)收集上天然具有優(yōu)勢，但AI在物聯(lián)網(wǎng)的整體融入則在算力和算法層面提出不小挑戰(zhàn)。 同時，5G等通信技術(shù)帶來的高吞吐和低時延對OS性能也提出了新的要求。AIoT是人-機(jī)-物高度融合的物理信息系統(tǒng)（CPS,

43、Cyber-Physical System），操作系統(tǒng)層面面臨挑戰(zhàn)，這需要科技企業(yè)和開發(fā)者去推動生態(tài)和技術(shù)演化之路。 5G+AIoT對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)提出的新要求IoT OS向大型（復(fù)雜可配置）和小型（安全和硬化）兩個方向進(jìn)行同步發(fā)展從第二章我們發(fā)現(xiàn)，無論是硬件廠商、云計算公司還是傳統(tǒng)軟件開發(fā)商，都在積極備戰(zhàn)AIoT技術(shù)儲備。我們認(rèn)為操作系統(tǒng)是一家致力于在 AIoT領(lǐng)域起到關(guān)鍵性作用和占據(jù)重要產(chǎn)業(yè)地位的公司所必須掌握的核心技術(shù)之一。但目前不管從技術(shù)成熟度還是應(yīng)用成熟度而言，面向 AIoT的操作系統(tǒng)發(fā)展任重道遠(yuǎn)，由此，我們提出了以下幾個重點(diǎn)問題和行業(yè)內(nèi)進(jìn)行探討：AIOT時代的新軍備：操作系統(tǒng)應(yīng)該怎

44、么做？721、企業(yè)開發(fā)的面向物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)究竟應(yīng)該開源還是閉源？開源的優(yōu)勢：替軟件開發(fā)者縮減成本，迅速積累開發(fā)者的使用和支持；替硬件開發(fā)者降低系統(tǒng)適配難度；后續(xù)開發(fā)中可以借助外部開發(fā)者的力量。劣勢：對軟件缺乏掌控力，容易出現(xiàn)碎片化的版本失控情況； 軟件本身商業(yè)變現(xiàn)存疑，商業(yè)模式待探索；閉源的優(yōu)勢：加強(qiáng)企業(yè)對軟件的控制，標(biāo)準(zhǔn)化好，能夠從軟件本身獲得利潤； 劣勢：一般以犧牲市場占有率為代價，發(fā)展速度慢；對企業(yè)的后續(xù)服務(wù)能力提出考驗，需要持續(xù)投入自有資源到軟 件升級優(yōu)化和開發(fā)者套件的開發(fā)中。IoT OS的發(fā)展中是否會出現(xiàn)類似于谷歌AOSP（Android開源項目）+GMS（谷歌移動服務(wù)）的控制模式

45、值得思考。當(dāng)然很有可能會產(chǎn)生軟硬件廠商更加緊密合作發(fā)展的新模式。2、面向物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)一的還是多套系統(tǒng)共存？物聯(lián)網(wǎng)終端的碎片化和復(fù)雜度使得是否可能存在統(tǒng)一的一套系統(tǒng)值得商榷。此前并 非沒有廠商嘗試過一統(tǒng)多終端的操作系統(tǒng)，最典型的案例是微軟曾嘗試用 “OneCore”項目將Windows 10，Windows Server，Windows 10 Mobile和Windows 10 IoT等構(gòu)建在同一Core之上。用一套OS內(nèi)核實(shí)現(xiàn)對終端設(shè)備的全覆蓋， 目前來看是一項極難的挑戰(zhàn)。作為對比，目前同一廠商基本會開發(fā)幾套系統(tǒng)：RT-Thread微軟 阿里云華為RT-Thread NanoRT-

46、Thread IoT OS小資源場景Azure RTOS中等資源場景Win10 IoT Core資源較豐富場景Win10 IoT for indyustryAliOS ThingsAliOSHuaWei LiteOSHarmony OS谷歌Wear OSRT-Thread Smart混 合內(nèi)核注：此處僅考慮物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)OSFuchsiaAndroid ThingAndroid Auto不僅是開源閉源，統(tǒng)一操作系統(tǒng)多種OS共存的發(fā)展問題，限制物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心因素之一，難以像手機(jī)端一樣建立硬件和軟件開發(fā)解耦合的虛擬抽象層的問題一直無法解決。AIOT時代的新軍備：操作系統(tǒng)應(yīng)該怎么做？734、在Io

47、T OS發(fā)展及其生態(tài)上，國內(nèi)是否可以借機(jī)實(shí)現(xiàn)對國外的趕超？自1980s以來的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展過程中，國內(nèi)伺服器、工控場景對 RTOS的開發(fā)需求缺失直接導(dǎo)致我國在嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展上落后于國 外，國內(nèi)基本采用的是國外的FreeRTOS、VxWorks或嵌入式Linux等。 更不要談Windows、Android、iOS等國外研發(fā)的通用型操作系統(tǒng)在國內(nèi) 的壟斷地位。但隨著近年來我國對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求產(chǎn)生和重視，涌現(xiàn)了一 批優(yōu)秀的IoT OS廠商和相關(guān)生態(tài)?？梢哉f在探索物聯(lián)網(wǎng)的新系統(tǒng)和新應(yīng)用上，我國很難再從國外發(fā)達(dá)國家處獲得有效借鑒。由于軟硬件生態(tài)原因，對國外成熟操作系統(tǒng)廠商（例如微軟和谷歌）

48、的 產(chǎn)品進(jìn)行追趕極難實(shí)現(xiàn)，但在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展上，國內(nèi)廠商及其指定的標(biāo) 準(zhǔn)可能有機(jī)會實(shí)現(xiàn)彎道超車。3、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)如何應(yīng)該實(shí)現(xiàn)硬件標(biāo)準(zhǔn)和軟件開發(fā)的分離？以安卓為例，在建立了硬件標(biāo)準(zhǔn)接口和用虛擬抽象層實(shí)現(xiàn)軟 硬件分離與解耦后，才使得軟件開發(fā)者只需調(diào)用OS提供的編 程接口，而無需關(guān)心硬件配置。而顯然在物聯(lián)網(wǎng)中開發(fā)這樣一層物理世界的抽象層難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手機(jī)這一單一設(shè)備。不同廠商之間從建立自身生態(tài)考慮 出發(fā)，也給物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間的互聯(lián)互通帶來阻礙。物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一 標(biāo)準(zhǔn)的道路上還存在著大量“解耦”工作，需要通過不同層 面的操作系統(tǒng)，將硬件相對標(biāo)準(zhǔn)化，定制化功能通過軟件實(shí) 現(xiàn)。軟件定義物聯(lián)網(wǎng)，可能還要很長的路要走。謝謝聆

49、聽！專業(yè)術(shù)語解釋MCU：微控制單元（Microcontroller Unit），又稱單片微型計算機(jī)（Single Chip Microcomputer ）或者單片機(jī)，是把中央處理器（CPU）的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存（memory）、計數(shù)器（Timer）、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。SoC：系統(tǒng)級芯片或片上系統(tǒng)（System on a Chip），國內(nèi)外學(xué)術(shù)界一般傾向?qū)oC定義為將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存 儲器（或片外存儲控制接口）集成在單一芯片上，它通常是

50、客戶定制的，或是面向特定用途的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)（Embedded system）：以應(yīng)用為中心、計算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。操作系統(tǒng)（Operating System，簡稱OS）：管理計算機(jī)硬件和軟件資源的基礎(chǔ)軟件。操作系統(tǒng)需要處理內(nèi)存管理、配置系統(tǒng)資源、 控制輸入輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)等基本事務(wù)。實(shí)時操作系統(tǒng)（Real Time Operating System，簡稱RTOS）：操作系統(tǒng)的一種，系統(tǒng)保證在一定時間限制內(nèi)完成。實(shí)時操作系統(tǒng)有硬實(shí)時和軟實(shí)時之分，硬實(shí)時要求在規(guī)定的時間內(nèi)必須完成操作；軟實(shí)時則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級，盡可能快地完成操作即可。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（IoT OS）：目前對于IoT OS并無明確的統(tǒng)一定義，可以認(rèn)為其是在嵌入式基礎(chǔ)上，面向物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)和功能實(shí)現(xiàn)需 求（低功耗、通訊協(xié)議、二次開發(fā)、云端對接、高可靠等），使嵌入式系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)連接和