2019-10-09
物联网操作系统的江湖恶战

  在移动互联网时代以操作系统制胜的苹果和谷歌,确立了自己在整个时代的江湖地位。

  安卓手机市场份额超过 80%,全球出货量排得上名次的智能手机,搭载的几乎都是安卓系统;剩余的份额则几乎被苹果的 iOS 系统独家占有。

  今年年初的华为、谷歌闹分手,再次让一众玩家意识到了自主操作系统的重要性。

  于是,在下一个时代,物联网时代,物联网操作系统就成为巨头厂商分外关注、积极部署的一步棋。

  华为:LiteOS&鸿蒙的跨时代融合

  2015 年 5 月 20 日,在 2015 华为网络大会上,华为发布轻量级物联网操作系统 LiteOS。

  对于华为来说,研发操作系统已经不是什么秘密,据雷锋网了解,早在 2012 年,华为就开始做终端设备 OS,也是现在 LiteOS 的雏形。

  研发之初,华为的终端设备 OS 主要应用在自家消费类产品中;可穿戴市场兴起后,华为又在 2014 年推广到自家手环、手表等可穿戴设备。随着物联网设备体量逐渐成长,种类也开始繁盛,华为看到了这一市场机遇,开始进入物联网领域,也就有了现在的 LiteOS。

  之所以说 LiteOS 是轻量级操作系统,是因为其基础内核体积可以裁剪至小于 10K。据华为官方介绍,LiteOS 遵循 BSD-3 开源许可协议,可广泛应用于智能家居、个人穿戴、车联网、城市公共服务、制造业等领域,支持 ARM Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7 等芯片架构,基础内核包括任务管理、内存管理、时间管理、通信机制、中断管理、队列管理、事件管理、定时器等操作系统基础组件,并可以单独运行。

物联网操作系统的江湖恶战

  据华为内部对 LPWA 领域设备出货量统计数据显示,截止 2018 年,搭载华为 LiteOS 的 NB-IoT 产品出货量超过 2000 万。

  关于华为 LiteOS 更详尽的战略布局及技术架构介绍,参见雷锋网(公众号:雷锋网)此前稿件《解码超轻量的华为 LiteOS:为什么 IoT 需要专门的 OS?》。

  如果说华为早期研发的 LiteOS 更多是针对物联网这一新兴领域做的长线布局,那么,鸿蒙操作系统更多体现了华为在国际竞争中的战略意义。

  据华为官方称,鸿蒙操作系统内核 1.0 早在 2017 年完成技术验证,在今年 8 月的华为开发者大会上正式发布。就鸿蒙 OS,华为消费者业务 CEO 余承东在发布会上也给出了官方定义,“基于微内核的全场景分布式 OS”。

物联网操作系统的江湖恶战

  具体而言,鸿蒙 OS 有如下特征:

采用分布式 OS 架构和分布式软总线技术,拥有公共通信平台、分布式数据管理、分布式能力调度、虚拟外设四大能力;

通过使用确定时延引擎和高性能 IPC 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;

采用微内核设计,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;

配备多终端开发 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,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。

  与 LiiteOS 类似,华为鸿蒙操作系统同样是开源操作系统,华为也下大力气为其打造了包括开源的编译器(方舟编译器)以及各类开源平台。

  虽说鸿蒙操作系统在 2019 年发布,很大一部分原因是为了解决“外患”,并在发布会上正面对标安卓系统进行对比,但第一款搭载鸿蒙操作系统的硬件设备也并非此前外界所猜测的华为系的智能手机,而是荣耀智慧屏。荣耀智慧屏也在鸿蒙操作系统发布次日正式对外发布。

物联网操作系统的江湖恶战

  鸿蒙操作系统是华为为对标安卓系统在 2019 年部署的一个操作系统,但在这个时间点上,智能手机操作系统与物联网操作系统的边界已经逐渐模糊,包括部分其它品类智能硬件产品也已经开始应用安卓系统。

  在华为发布鸿蒙操作系统前后,业内已有不少话题在讨论华为 LiteOS 和鸿蒙操作系统之间的差异与关系。值得注意的是,华为消费者业务首席战略官邵洋在今年的华为开发者大会上指出,“LiteOS 后续将会融入鸿蒙 OS。”

  这其实也是移动互联网时代的折叠,物联网时代的展开和待续的时间节点。

  阿里:AliOS Things 第三代问世

  同样作为面向物联网领域的轻量级嵌入式操作系统,AliOS Things 在上个月的 2019 杭州云栖大会上刚刚发布了第三个正式版本。

  AliOS Things 是 AliOS 家族旗下面向 IoT 领域的高可伸缩的物联网操作系统,2017 年 10 月 20 日正式在 Github 上开源。

  “驱动万物智能”是阿里在 2017 年 9 月宣布操作系统战略,发布 AliOS 品牌时的口号,也贯穿了之后两年操作系统的应用及版本迭代历路。

  2017 年 10 月,AliOSThings 1.0 正式发布,自主开源 RTOS 内核,支持多种 IoT 协议栈、云端一体特性;

  2018 年 9 月,AliOSThings 2.0 正式发布,适配多种芯片、传感器,支持功能化组件,支持 RTOS+Linux 双基础 OS 适配不同类型设备;

  2019 年 9 月,AliOSThings 3.0 正式发布,AliOSThings 3.0 主要优化了 AI 框架,包括微内核、平头哥最新芯片架构,并发布了 AIoT 激活中心。

  具体而言,官方此次主要强调了高效开发运维、高可裁剪、稳定运行、自主可控、AI 架构。经过前两代版本的铺垫,第三代 AliOSThings3.0 系统具体能力升级包括:

图形化裁剪模式,支持在线操作,通过点选可以实现操作系统定制应用;

全新应用开发框架,通过「下载 AliOSThings 及本地安装、更新 AliOS Studio 和 aos-cube 工具、选择 board 新建用户项目、编写用户 APP 代码调试下载」五步实现 AIoT 应用开发;

JS 脚本的开发支持,不用关心硬件驱动,符合原有互联网开发者的习惯,可运行于满足资源需求的任意完成 AliOSThings 部署硬件;

安全能力,从芯片、设备身份认证、运营中心、可信执行环境四方面,通过芯片、算法、SDK、软件框架进行安全能力配置;

音频支持,自研 uVoice 音频组件,提供语音增强算法,支持常用音频格式解码;

uAI 框架,整合了端侧主流神经网络计算架构并提供相应 API,实现本地语音识别功能,通过 uVoice 音频组件实现智能语音类应用完成开发闭环。

物联网操作系统的江湖恶战

  阿里云智能产品管理部总经理、AIoT 事业部产品与解决方案总经理何云飞在 2019 杭州云栖大会上给出了 AliOSThings 系统的相关应用数据:

  15. 6 万开发者、1 亿累计装机量、300+ 功能组件,AIoT 激活中心提供 3400+AIoT 激活面板、支持 8 种语言、满足 GDPR 合规。

物联网操作系统的江湖恶战

  阿里最早在系统侧的布局也可以回溯到 8 年前的 YunOS。2010 年,阿里收购猛犸科技,随后在 2012 年从阿里云独立,成为云操作系统业务。YunOS 也曾在移动互联网时代应用于智能手机,包括曾经的魅族、天语、小辣椒等都曾搭载过 YunOS。随后,YunOS 也逐渐覆盖到包括智能手环、智能电视等智能硬件。

  随着 AliOS 系统的推出,整合了阿里原 YunOS 移动端业务,也就有了现在的 AliOS 系统。与此同时,阿里在物联网领域的直接布局也涵盖芯片、模组、系统、平台,生态化大网也已经成形。

  腾讯:留给 TencentOS(tiny)的时间不多了

  如果就操作系统而言,腾讯起步并不晚,2015 年 1 月,腾讯开始内测自己的操作系统 Tencent OS,并在 4 月的 2015 全球移动互联网大会上正式发布。随后,在智能手机、智能手表等智能设备上有所应用,并在 2016 年 5 月更新到 2.0 版本的 Tencent OS 搭载到了富可视手机上。

物联网操作系统的江湖恶战

  然而,这一操作系统最终在 2017 年 6 月 21 日,腾讯宣布 TencentOS 将在 2017 年 6 月 28 日停止服务。腾讯 TencentOS 当时给出的解释是,“因为第三方 ROM 市场萎缩,TencentOS 要退出历史舞台了。”

  当然,这已经是上个时代的往事。

  今年 9 月 18 日,腾讯宣布将自主研发的轻量级物联网实时操作系统 TencentOS tiny 正式开源,这也意味着腾讯正式加入物联网开源系统的阵营。

  具体,腾讯在 Github 开源首页给出了这一系统介绍,雷锋网整理如下:

TencentOS tiny 提供精简的 RTOS 内核,内核组件可裁剪可配置,可快速移植到多种主流 MCU (如 STM32 全系列)及模组芯片上。而且,基于 RTOS 内核提供了丰富的物联网组件,内部集成主流物联网协议栈(如 CoAP/MQTT/TLS/DTLS/LoRaWAN/NB-IoT 等),可助力物联网终端设备及业务快速接入腾讯云物联网平台。

TencentOS tiny 提供精简的 RTOS 内核,最少资源占用为 RAM 0.6 KB,ROM 1.8 KB;在类似烟感和红外等实际场景下,TencentOS tiny 的资源占用仅为 RAM 2.69 KB、ROM 12.38 KB。支持任务管理、实时调度、时间管理、中断管理、内存管理、异常处理等功能。

目前支持 STM32、NXP、华大半导体、国民技术、GD32、Nordic、TI 等主流 MCU。当前已完成两套官方定制开发板设计,支持全系列 STM32 NUCLEO 官方评估板内核移植。

物联网操作系统的江湖恶战

  腾讯这一物联网操作系统与华为、阿里的有很多相似之处,包括在功能上的相似、在生态上的云边端整体布局,也包括优先适配自家的开发平台(IoT Explorer)、云服务。

  不同之处在于,无论是在开源时间,还是在开源系统功能完备性上,都相较前两家晚了些。从此次腾讯公开的开源架构图上也可以看到,包括当下物联网操作系统标配的 OTA、JS 引擎、自组网能力,腾讯仍在规划中。

  物联网操作系统的江湖恶战

  物联网操作系统作为这个时代版图的关键产物,各大玩家开始打造自己的操作系统,并围绕自己的操作系统展开生态布局。

  尤其在当下市场大环境下,使得各家更为关注物联网操作系统。

  毫无例外,华为、阿里、腾讯这三大国内互联网厂商均在今年针对物联网操作系统进行了重点部署:

华为先后发布的 LiteOS、鸿蒙,并最终将走向融合;

阿里的 AliOS Things 也更新到第三代,强调自己加入了更多“AI”;

腾讯的 TencentOS tiny 在今年也对外开源,但还需要更多查漏补缺。

  当然,物联网操作系统这场军备竞赛必然不只有国内玩家的参与,包括国外的谷歌(Android Things)、微软(Windows 10 IoT)、亚马逊(FreeRTOS)、Arm(mbed OS)等都是这一领域关键玩家。

  从这些关键玩家的排兵布阵可见,最终的决胜关键,将不只是单一的系统,而是围绕物联网系统和平台的整个庞大的生态。

  随着移动互联网时代的折叠,物联网时代的展开和待续,物联网操作系统这一关键地带也必将迎来一场持久的恶战。