钟情物联网操作系统Zephyr 英特尔意欲何为

毕业于哥伦比亚大学的Teresa Cauvel设计开发了一款新生儿医疗监测的可穿戴设备Neopenda，可以实时监测新生儿的心率、呼吸率、血氧饱和度和体温等指标。该设备可以通过无线方式连接至平板电脑，医护人员可以远程实时观察每个新生儿的健康状态，以确保新生儿得到及时救治。Neopenda设备和计算机一样，也需要操作系统，它所采用的Zephyr就是一款由英特尔、NXP， Synopsis等公司联合推出的物联网实时操作系统。3月2日，接受记者采访的英特尔开源技术中心高级软件工程师王靖认为：在物联网中有四样基础的组件：第一个是物，用来搜集数据和信息;第二是网关，把不同的物搜集到的信息整合起来;第三是网络，通过网络可以把数据在这几样组件之间进行传输;最后是后端的数据中心或者是云，它能够进行全球范围内的数据分析和计算，把整个物联网连在一起。与个人电脑、服务器等所使用的大型复杂操作系统相比，物联网实时操作系统Zephyr内核更小，实时性要求更高。英特尔等公司很早就开始布局物联网市场，而热衷于物联网操作系统，意欲何为?是期望以芯片和OS为龙头，构建一个庞大的物联网生态体系?网联网操作系统碎片化，实时性和安全性成关键网联网是被业界普遍关注的一个广域市场。IDC的数据显示，全球物联网市场规模到2020年将增长至1.7万亿美元，而2014年的市场规模仅为6558亿美元。工信部的数据显示，2015年中国物联网产业规模达到7500亿元，预测到2020年，中国物联网的整体规模将超过1.8万亿元。物联网的核心是各种智能设备。未来越来越多的物联网设备将通过线上方式发挥作用，而一批平台和服务也将基于线上方式逐步成长。IDC预计，到2020年，全球物联网端点(比如汽车、冰箱以及存在于物联网内的一切互联设备)将超过2950万个，这一数字在2014年为1030万个。要让这些设备联网，就必须采用物联网实时操作系统。王靖表示，所有这些物联网设备都是物联网实时操作系统的目标用户。目前全球市场上的物联网操作系统有十数种，主要分两条技术路线：一是嵌入式操作系统，典型代表有Google的 Android Things、华为LiteOS等基于Linux的系统，以及微软Win10 IOT、苹果Embedded Apple iOS等。二是实时操作系统，可称为RTOS系列。典型代表的有Contiki、ARM、Mbed OS、上海庆科的MICO、Nucleus RTOS、WindRiver VxWorks、Green Hills Integrity等。通常来说，一个 RTOS实时操作系统是一种具有确定性行为的软件，事件在限定的时间内处理。嵌入式Linux是为嵌入式设备定制的标准Linux的衍生版本，一般来说并非实时操作系统， 因为事件/中断通常是由延迟的进程或者后半部分代码来处理，无法保证低延迟。尽管如此，市场上还是出现了一些面向嵌入式领域的属于sub-Linux的实时操作系统，如Zephyr。Zephyr是一个专门为IoT开发的实时操作系统，特别是为资源受限的设备。目前的物联网操作系统市场非常碎片化，有很多自行开发的系统和由个人维护的小的开源项目组成。毫不讳言，这些系统存在严重的安全隐患。开源的、可订制的RTOS：安全、可伸缩物联网(IoT)操作系统是IoT应用的根本。拥有良好的IoT操作系统， IoT应用才能更加安全、高效、可维护，并容易扩展到多种系统架构/开发板。Zephyr项目是Linux 基金会为资源受限设备而推出的物联网实时操作系统。它是一款小型且可扩展的操作系统，支持多种架构，专为物联网网关和前沿应用程序设计，是基于微控制器 Sub-Linux 应用程序开发的一种理想选择。王靖说，虽然Zephyr是IoT操作系统市场中的新人， 但它的代码来自于WindRiver该代码已经在业内运行了超过10年。它是一个真正的开源系统，具有完整的安全性策略，而且根据不同应用环境需求进行订制。一是内核更小。对于小型物联网设备，内存资源有限，因此对与之匹配的操作系统运行空间提出严格要求。而Linux 非常善于利用有限的资源，同时又能支持制造工厂的实时数据采集及对时间敏感的机器。而Zephyr项目内核比Linux更加精简，可在内存低至 8kB 甚至可在 RAM 最小为 2KB 的系统上运行。二是安全性更高。Zephyr在设备和通信协议栈的两个层次提供安全特性，可提供一次性至永久性保护用户免受安全威胁所需的保护级别。除此之外，该项目的合作伙伴还可以得到热情且充满活力的开源社区的支持，依靠集体的力量加大成功的可能。三是灵活性更强。Zephyr可进行模块化配置，设计者可以按照标准模板使用，也可以根据实际需求禁用部分模块。未来Zephyr 项目计划提供一切必要的资源，集成第三方模块，以满足设计者的定制化需求，让系统更灵活。操作系统竞争其实是产业链或者生态的竞争物联网产业处在发展初期，碎片化特点必将导致物联网应用对软件的需求多样化。因此，一种操作系统和开发工具很难支持物联网系统中的所有设备，短时间内，物联网操作系统也很难形成像智能手机中Android和iOS两家独占市场的局面。IoT操作系统市场是一个增量市场。以安全性和集成化为代表的物联网的新需求给传统嵌入式软件提出了新挑战，也给以互联网企业为代表的产业新人带来机遇。可以说当前物联网操作系统发展状况，犹如智能手机操作系统发展的早期阶段。未来，各个物联网操作系统都还需要经过产品和市场的不断验证，而IOT操作系统的市场竞争将是生态的竞争。王靖说，Zephyr项目之所以采取开源策略，就是要与合作伙伴共同打造一个完善的生态系统，更好地帮助开发者利用Zephyr操作系统开发物联网设备。Zephyr项目早期的合作伙伴包括英特尔公司、恩智普、美国新思科技公司。2016年9月，ARM架构开发开源软件的协作工程组织Linaro作为铂金会员加盟Zephyr项目，最近Runtime.io和Nordic半导体又以银牌会员加入了Zephyr项目。Zephyr项目以其开源性、灵活性、安全性，会吸引越来越多的社区用户加入生态系统，产业链上下游的厂商会通过自己的特长对Zephyr项目作出贡献，让其代码、应用越来越完善，进而更好地服务于用户。如Linaro可以为Zephyr项目提供优质的 ARM 架构支持，Runtime.io为资源受限设备运行时提供设备管理和监控。英特尔在物联网方面的战略非常清晰，发挥从设备到数据中心全面的技术专长，致力于通过可扩展的软硬件产品路线图，开发智能设备、网关，促进传统系统与云的连接，实现端到端的解决方案，并从大数据中挖掘商业价值。物联网实时操作系统Zephyr会借助不断完善的生态系统，为普通的物体增加智能功能，为物联网设备开发商提供更优化的物联网解决方案，创造一个更加丰富多彩的物联网世界。

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