本文主要為大家介紹了面向物聯(lián)網(wǎng)的許多新型開(kāi)源操作系統(tǒng)，希望可以幫助大家更好的選擇相應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

  雖然Linux發(fā)行版主要針對(duì)網(wǎng)關(guān)和集線器，但是面向物聯(lián)網(wǎng)的非Linux開(kāi)源操作系統(tǒng)取得了同樣迅猛的發(fā)展，它們可以在微控制器單元(MCU)上運(yùn)行，通常面向物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備。

　　請(qǐng)記住一點(diǎn)：如今幾乎所有的操作系統(tǒng)都聲稱有一些物聯(lián)網(wǎng)連接功能，所以本文這份名單有點(diǎn)隨意。本文介紹的開(kāi)源操作系統(tǒng)大多數(shù)符合下列屬性：占用內(nèi)存少、電源效率高、模塊化可配置通信堆棧，對(duì)特定的無(wú)線和傳感器技術(shù)提供強(qiáng)有力的支持。一些項(xiàng)目注重物聯(lián)網(wǎng)安全，許多非Linux操作項(xiàng)目專注于實(shí)時(shí)確定性(real-time determinism)，這有時(shí)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)要求。

　　我通常遠(yuǎn)離這類Linux發(fā)行版：被列入“輕量級(jí)”這一類，但是仍然主要針對(duì)桌面使用或便攜式U盤實(shí)施， 而不是針對(duì)無(wú)外設(shè)設(shè)備。不過(guò)，像LXLE或Linux Lite這些輕量級(jí)Linux發(fā)行版可能是適合物聯(lián)網(wǎng)的選擇。

　　非Linux開(kāi)源平臺(tái)方面的選擇來(lái)得比較困難。畢竟，大多數(shù)輕量級(jí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可用于物聯(lián)網(wǎng)。我側(cè)重于主要平臺(tái)，或者是似乎為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)最大希望的平臺(tái)。

　　本文未提到Windows 10 for IoT Core，它對(duì)創(chuàng)客來(lái)說(shuō)是免費(fèi)的，支持AllJoyn和IoTivity，但是并非完全開(kāi)源。還有許多商用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大玩家，比如Micrium的μC/OS。

九大基于Linux的開(kāi)源物聯(lián)網(wǎng)發(fā)行版

1.Brillo――在谷歌發(fā)布Brillo后的一年里，這款基于安卓的輕量級(jí)發(fā)行版日益受到嵌入式板卡的追捧，比如英特爾Edison和Dragonboard 410c，甚至得到一些模塊上計(jì)算機(jī)的追捧。Brillo的未來(lái)與谷歌的Weave通信協(xié)議密切相關(guān)，它需要這種協(xié)議。Weave為Brillo帶來(lái)了發(fā)現(xiàn)、配置和驗(yàn)證等功能，Brillo可以在只有32MB內(nèi)存和128MB閃存的設(shè)備上運(yùn)行。

2.華為LiteOS――別將華為的LiteOS與開(kāi)源Unix變種混為一談，據(jù)說(shuō)它基于Linux，但確實(shí)是一種非常精簡(jiǎn)的實(shí)施方法。一年多前宣布的LiteOS聲稱可以作為只有10KB大小的內(nèi)核來(lái)部署。LiteOS應(yīng)用廣泛，從基于MCU的設(shè)備，到與安卓兼容的應(yīng)用程序處理系統(tǒng)，不一而足。這款可定制的操作系統(tǒng)擁有諸多功能，比如零配置、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)、快速啟動(dòng)和實(shí)時(shí)操作，它提供廣泛的無(wú)線支持，包括LTE和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。LiteOS隨華為的敏捷物聯(lián)網(wǎng)解決方案交付，它驅(qū)動(dòng)窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)解決方案。

3.OpenWrt/LEDE/Linino/DD-Wrt――由于物聯(lián)網(wǎng)熱潮，久負(fù)盛名、專注網(wǎng)絡(luò)的OpenWrt嵌入式Linux卷土重來(lái)。輕量級(jí)OpenWrt經(jīng)常出現(xiàn)在路由器和基于MIPS的WiFi板卡上。早期的衍生版(比如DD-Wrt和面向Arduino的Linino)最近更是出現(xiàn)了分支版本。Linux嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境(LEDE)項(xiàng)目承諾治理會(huì)更透明、發(fā)布周期會(huì)更穩(wěn)定。

4.Ostro Linux――今年8月，英特爾選擇用于英特爾Joule模塊(運(yùn)行在最新的四核凌動(dòng)T5700片上系統(tǒng)上)后，這款基于Yocto Project的發(fā)行版一舉成名。Ostro Linux符合IoTivity，支持眾多的無(wú)線技術(shù)，還提供一種傳感器框架。它非常注重物聯(lián)網(wǎng)安全，提供操作系統(tǒng)、設(shè)備、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)等層面的保護(hù)，包括加密和MAC。該發(fā)行版包含在無(wú)外設(shè)版本和媒體(XT)版本中。

5.Raspbian――還有另外一些面向Raspberry Pi的發(fā)行版，它們更專門面向物聯(lián)網(wǎng)，不過(guò)迅速成熟的Raspbian仍是佼佼者。由于它是面向在最廣泛使用的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的DIY項(xiàng)目的最流行的發(fā)行版，開(kāi)發(fā)人員可以向眾多項(xiàng)目和教程尋求幫助。由于Raspbian支持面向Node-JS的可視化設(shè)計(jì)工具Node-RED，我們覺(jué)得沒(méi)有太充分的理由選擇專門針對(duì)RPi、面向物聯(lián)網(wǎng)的Thingbox。

6.SnappyUbuntu Core ――Ubuntu Core的這個(gè)嵌入式版本又叫帶Snaps的Ubuntu Core，它利用了Snap軟件包機(jī)制――Canonical將其作為一種通用Linux軟件包格式分拆出來(lái)，讓單一的二進(jìn)制軟件包能夠在“任何Linux桌面、服務(wù)器、云或設(shè)備上”運(yùn)行。Snaps讓Snappy Ubuntu Core能夠提供事務(wù)回滾、安全更新、云支持和應(yīng)用程序商店平臺(tái)。Snappy只需要600MHz處理器和128MB內(nèi)存，但還需要4GB閃存。它可以在Pi及其他的嵌入式板卡上運(yùn)行，出現(xiàn)在眾多設(shè)備上，包括Erle-Copter無(wú)人機(jī)、戴爾Edge網(wǎng)關(guān)、Nextcloud Box和LimeSDR。

7.Tizen――Linux基金會(huì)托管的這個(gè)嵌入式Linux堆棧主要得到了三星的支持，它在移動(dòng)市場(chǎng)很少引起注意。它廣泛用于三星的電視和智能手表中，包括新的Gear S3，它也零星地實(shí)施在三星的相機(jī)和消費(fèi)級(jí)設(shè)備中。Tizen 甚至可以在Raspberry Pi上運(yùn)行。三星已開(kāi)始將Tizen與其SmartThings智能家居系統(tǒng)集成起來(lái)，以便能夠通過(guò)三星電視來(lái)控制SmartThings。我們還可以預(yù)計(jì)它會(huì)與三星的Artik模塊和Artik Cloud加強(qiáng)集成。Artik隨帶Fedora，但是Tizen 3.0最近連同Ubuntu Core一并移植。

8.uClinux――久負(fù)盛名的精簡(jiǎn)版uClinux是唯一可以在MCU上運(yùn)行的Linux，可以在特定的Cortex-M3、M4和M7等型號(hào)上運(yùn)行。uClinux需要MCU內(nèi)置存儲(chǔ)器控制器，可以使用外部DRAM芯片來(lái)滿足內(nèi)存要求。現(xiàn)在uClinux已被并入到主線Linux內(nèi)核中，得益于Linux中廣泛的無(wú)線支持。然而，Mbed等更新穎的面向MCU的操作系統(tǒng)在迅速填補(bǔ)無(wú)線方面的空白，配置起來(lái)更容易。EmCraft是MCU上uClinux的最大支持者之一，提供眾多基于Cortex-M的模塊。

9.Yocto Project――Linux基金會(huì)的Yocto Project不是一款Linux發(fā)行版，而是一個(gè)開(kāi)源協(xié)作項(xiàng)目，為開(kāi)發(fā)人員提供構(gòu)建自定義嵌入式堆棧的模塊、工具和方法。由于你可以用極小的開(kāi)銷來(lái)定制堆棧，它常常用于物聯(lián)網(wǎng)。Yocto Project構(gòu)成了大多數(shù)商用嵌入式Linux發(fā)行版的基礎(chǔ)，也是Ostro Linux和Qt for Device Creation等項(xiàng)目的一部分。Qt正在為Qt 5.8準(zhǔn)備一種Qt Lite技術(shù)，將為更小巧的物聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)設(shè)備優(yōu)化Device Creation。

九大非Linux開(kāi)源物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

1.Apache Mynewt――開(kāi)源、支持無(wú)線的Apache Mynewt面向32位MCU，由Runtime開(kāi)發(fā)，由Apache軟件基金會(huì)托管。模塊化的Apache Mynewt擁有無(wú)線支持、并發(fā)連接的準(zhǔn)確可配置性、調(diào)試功能和細(xì)粒度的電源控制。5月份，Runtime和Arduino Srl宣布，將提供Apache Mynewt，面向Arduino Srl的Primo和STAR Otoo SBC。這款操作系統(tǒng)還支持Arduino LLC板卡，比如Arduino Zero。(最近，Arduino Srl和Arduino LLC達(dá)成了訴訟調(diào)解，宣布計(jì)劃在Arduino控股公司和Arduino基金會(huì)下重新聯(lián)手)。

2.ARM Mbed――ARM面向物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)針對(duì)小巧、電池供電的物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)，這些端點(diǎn)在Cortex-M MCU上運(yùn)行，可能只有8KB內(nèi)存，已出現(xiàn)在BBC Micro:bit SBC上。雖然最初是半專有、只有單線程，缺少確定性功能，但現(xiàn)在它是開(kāi)源，采用Apache 2.0許可證，提供了多線程和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)支持。不像許多輕量級(jí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，Mbed在設(shè)計(jì)當(dāng)初心系無(wú)線通信，最近它增添了線程支持。該操作系統(tǒng)支持可通過(guò)Mbed Device Connector來(lái)安全地提取數(shù)據(jù)的云服務(wù)。今年早些時(shí)候，該項(xiàng)目發(fā)布了可穿戴式設(shè)備參考設(shè)計(jì)。

3.Contiki――由于只需要10KB內(nèi)存和30KB閃存，開(kāi)源Contiki無(wú)法像Tiny OS或RIOT OS那么小巧，也無(wú)法像RIOT及其他一些操作系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)確定性。然而，廣泛使用的Contiki提供了廣泛的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支持，IPv6堆棧由思科貢獻(xiàn)。該操作系統(tǒng)提供了一系列廣泛的開(kāi)發(fā)工具，包括可裝入Cooja Network Simulator的動(dòng)態(tài)模塊，以便調(diào)試無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。Contiki聲稱可以高效地分配內(nèi)存。

4.FreeRTOS――FreeRTOS很快就能在嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)中與Linux相匹敵，它特別適用于開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。FreeRTOS缺少Linux功能，比如設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、用戶帳戶以及高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)存管理。然而，它占用的資源比Linux少得多，更不用說(shuō)與VxWorks這樣的主流實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比了，它還提供開(kāi)源GPL許可證。FreeRTOS可以在內(nèi)存不到0.5KB、ROM為5-10KB的設(shè)備上運(yùn)行，不過(guò)與TCP/IP架構(gòu)結(jié)合使用更為常見(jiàn)，它更像是24KB內(nèi)存和60KB閃存。

5.Fuchsia――谷歌的這款最新開(kāi)源操作系統(tǒng)在8月份部分透露，留下的問(wèn)題多過(guò)答案。Fuchsia與Linux毫無(wú)關(guān)系，但是基于旨在與面向MCU的操作系統(tǒng)(比如FreeRTOS)兼容的LK發(fā)行版，這讓許多人猜測(cè)它是一款物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。不過(guò)，Fuchsia還支持移動(dòng)設(shè)備和筆記本電腦，所以谷歌對(duì)這個(gè)處于早期階段的項(xiàng)目方面抱有極大的野心。

6.NuttX――非限制性的、采用BSD許可證的NuttX主要以此出名：它是面向開(kāi)源無(wú)人機(jī)的最常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在APM/ArduPilot和PX4 UAV平臺(tái)上運(yùn)行，它們都是Dronecode平臺(tái)的一部分。NuttX還廣泛用于其他資源受限制的嵌入式系統(tǒng)中。雖然它支持x86、 Cortex-A5及-A8平臺(tái)，但這款基于POSIX和ANSI的操作系統(tǒng)主要針對(duì)Cortex-M MCU。 NuttX完全搶占式，有固定的優(yōu)先級(jí)、輪詢和偶發(fā)調(diào)度。該操作系統(tǒng)號(hào)稱是“小巧的Linux通用型操作系統(tǒng)，但大大精簡(jiǎn)了功能特性。”

7.RIOT OS――已有8年歷史的RIOT OS以高效的電源使用和廣泛的無(wú)線支持而出名。RIOS的硬件要求是1.5KB內(nèi)存和5KB閃存，要求幾乎與Tiny OS一樣低。不過(guò)，它也提供了諸多功能，比如多線程、動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理、硬件抽象、部分的POSIX兼容和C++支持，這些是在Linux中而不是在輕量級(jí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中更常見(jiàn)的功能。其他功能包括低中斷延遲(約40個(gè)時(shí)鐘周期)和基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度。你可以在Linux或OS X下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使用原生移植版，部署到嵌入式設(shè)備。

8.TinyOS――這款成熟的開(kāi)源操作系統(tǒng)采用BSD許可證，非常小巧，支持低功耗，MCU目標(biāo)設(shè)備可以“只有幾KB內(nèi)存和數(shù)十KB代碼空間”。事件驅(qū)動(dòng)的TinyOS由nesC這種C語(yǔ)言來(lái)編寫，它經(jīng)常被研究低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(包括多跳網(wǎng)絡(luò))的研究人員使用。據(jù)項(xiàng)目組自己承認(rèn)，“計(jì)算密集型的應(yīng)用程序可能很難編寫。”項(xiàng)目致力于提供Cortex-M3支持，不過(guò)眼下它仍是為低端MCU和無(wú)線電芯片設(shè)計(jì)的。

9.Zephyr――Linux基金會(huì)這款輕量級(jí)、提供安全功能的Zephyr RTOS可在只有2-8KB內(nèi)存的設(shè)備上運(yùn)行。Zephyr可在x86、ARM和ARC系統(tǒng)上運(yùn)行，主要專注于基于MCU，使用藍(lán)牙/BLE和802.15.4無(wú)線電(比如6LoWPAN)的設(shè)備。Zephyr基于Wind River的Rocket OS，它基于Viper，而Viper是精簡(jiǎn)版的VxWorks。最初的目標(biāo)設(shè)備包括Arduino Due和英特爾的Arduino 101及其他設(shè)備。Zephyr最近出現(xiàn)在了SeeedStudio的96Boards IoT Edition BLE Carbon SBC，它得到一個(gè)新的Linaro LITE工作組的支持。

文章來(lái)源：Linux公社