联网设备的与日俱增是目前全球的发展趋势,不仅仅在IT行业,甚至在我们生活工作的方方面面,无处不在的联网设备正在给我们带来翻天覆地的变化,我们正处于一个物联网的世界中,并且快速的物联网化。
在这样的世界上,你一定会好奇,我们身边的这些联网设备,他们究竟是何方神圣?他们是如何帮助我们的世界更加的互联互通的呢?
实际上,在物联网的世界上,和我们熟悉的PC、智能手机核心原理上并没有太大的差别,都是有一个上网设备,上网通道以及后端的网络设备支撑,而在终端上,他们也和PC、手机一样,我们可以将其看做成为一台迷你的小电脑,所不同的是,物联网的很多联网设备往往功能高度单一化,不像PC、手机需要处理复杂的,各式各样的任务,同时,这些联网设备对于可靠性的要求也更高,他们往往需要7x24x365工作,而不允许有任何宕机或者出错的情况出现。
因此,和PC系统相似但有不同的需求造成了物联网的嵌入式设备有着他们独特的应用模式和独特的系统架构。这里我们暂且不讨论硬件层面的内容,而关注在软件,关在在操作系统层面。
在消费电子领域,操作系统有几个巨头存在,PC上的Windows、智能手机上的Android以及自成体系的iOS,都堪称是割据一方的霸主,但是在嵌入式,在物联网的联网设备终端上,它们就很难发挥出各自的特点了。
首先,消费类操作系统自然是为消费类的需求而生,因此它们往往需要兼容整个产业链更方位的功能特性,而功能的丰富程度也是他们的一大杀手锏,因此在应用单一的物联网环境中,他们的优势将会无法发挥出来,而由于功能庞杂,整个操作系统也显得过于臃肿和低效;
其次,消费类操作性为了拥有更好的用户体验,往往会在UI界面上大下功夫,设计出交互体验极佳,视觉效果极佳的界面,比如Windows 7的Aero界面,甚至需要显卡提供DirectX 9的支持,这些特性在物联网设备上毫无用武之地;
再次,消费类操作系统,并不是以稳定性可靠性作为发展目标,宕机、死机、重启这些问题对于消费类操作系统并不是不可接受的,只要不太频繁即可,即便是对服务器操作系统,由于大规模集群计算、云计算的出现,对单一服务器可靠性也有了更大的容错空间,而在嵌入式物联网设备上,恰恰相反,可靠性是优先级最高的需求,很多联网设备甚至会安装在人力很难接触的地方,这就要求这些设备要100%的可靠,不能出现任何问题;
最后,消费类操作系统由于代码数量庞大,因此对于各类操作的效率并不高,一个操作往往需要多段代码,甚至多个API协同,才可以完成整改工作,而嵌入式物联网系统,则需要简单直接,快速的相应系统任务并且快速的解决任务。
因此,我们可以得出结论了,在现在的物联网世界下,联网设备需要什么样的操作系统,这就是:小巧、稳定、高效,同时上线运行之后可以实现低维护,甚至零维护。
有没有这样的操作系统呢?答案自然是有的,英特尔旗下的全资子公司风河多年来就在从事这样的工作。
我们现在世界的网络可以分成三大部分:一个是云端,一个物联网设备端,第三个是网络传输,而风河对自己的定位是一个是在物联网的设备端,主攻嵌入式系统,还有一个定位是网络传输通路上,因此它推出了两个核心产品,一个是IDP,智能设备平台,另外一个产品INP,智能网络平台。相对来说,INP是比较容易部署的,网络设备变化不会特别大,但IDP上变化会比较大,由于终端品类繁多,大不相同,因此在IDP上,风河做了更多的工作。
风河的IDP包括了三个核心功能,分别是连接、管理和安全,其典型应用包括风力发电系统的可预测性维护,以及通过调节叶片方向从而提高不同组别叶片的电力转换效率等;飞机的自检系统,通过IDP的智能分析和管理功能,可更精确的判断飞机燃油状况从而做出预警,同时还包括根据历史数据做出统计分析,从而帮助判断飞机最佳线路和飞行速度等;健康监护,IDP的特性可帮助远程监护设备实现更好的连接性和互操作性。
而在整个平台的设计中,风河遵循了白箱的设计理念,所谓白箱对应的就是黑箱,比如说Windows就是一个比较典型的黑箱操作系统,应用的编写者,甚至微软,都不需要去了解整个操作系统是怎么运作的,或者应用需要调用哪些模块,而只需要关注最后的实现效果,对于消费用途的操作系统,这样的设计是高效的,并且直观的,然而对于嵌入式应用来说,这样的设计就存在很大的风险隐患,由于无法实现对代码的完全控制,操作系统和应用都存在着崩溃的危险。
因此,风河在其IDP上采用了白箱操作模式,操作系统所有的代码,应用程序的每一个调用都是可见同时可以追溯的,这样造就了风河系统的超高可靠性和稳定性,同时整个系统的代码规模可也得到极大的精简,系统的效率得到了提升。
风河就像是在盖房子,他需要了解每一块砖都是用来干什么的,了解每一块砖的组成成分,这样,整个操作系统“房子”就是完全可控,并且可以用最小的砖头数量实现特定化的功能。
基于这样的设计,让风河IDP可以在多种复杂的联网环境下使用,比如说美国的火星探测器好奇号,就采用了风河VxWorks操作系统,在火星上,无论出现多么小的故障,都是人力所不能及的地方,因此对于系统的可靠性和稳定性要求极高,要求系统100%可靠,而风河VxWorks很好的做到了这一点。在火星上停留期间,好奇号将依靠VxWorks系统来执行关键任务,如地面作业控制、数据采集以及火星与地球间的通信中继,也成为了风河应用在细分领域的重要可靠性依据。
现在,风河也在与很多合作伙伴们一起,共同去开拓IDP的市场,这其中也包括了国内的一些巨头,比如华为、中兴等,而尽管风河是英特尔旗下的全资子公司,但他们不仅提供了对x86的兼容,也能够很好的兼容其他的芯片架构。