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嵌入式Linux加快物聯(lián)網(wǎng)方案的開發(fā)速度深度剖析

發(fā)布時間：2017-04-20 17:32  回復:0  查看:1721   最后回復：2017-04-20 17:32  
　很明顯，無論是對現(xiàn)有設(shè)備進行擴展還是從零開始設(shè)計新型設(shè)備或系統(tǒng)，使用 嵌入式Linux 都能夠帶來最理想的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建速度。嵌入式Linux 與桌面 Linux 共享同一套源代碼庫，但其同時匹配不同的用戶界面工具及其它高層組件。
　　下面，我們將共同探討幾類常見情況。
　　通常，極低功率應用( 例如傳感器 ) 能夠憑借一次性電池甚至自身供能機制運行數(shù)個月之久。這意味著任何 Linux 在其上運行時都將帶來無法承載的負荷。其低功率特性意味著我們無法直接使用 IP 連接，必須配合互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)能夠通過低功率協(xié)議對接傳感器，再將其轉(zhuǎn)換為 IP 。根據(jù)具體協(xié)議需求， Linux 完全有能力提供現(xiàn)有協(xié)議支持或者與之類似的方案。
　　下面來看配合CR2032 按鈕電池運行的無線聯(lián)網(wǎng)室外溫度計或者 “ 智能燈泡 ” 。這種智能燈泡看起來似乎并不屬于低功率應用，但具體情況仍取決于其并未亮起時的運作方式。如果使用純 Linux 方案，則意味著燈泡熄滅時系統(tǒng)無法或者需要很長時間來完成引導 ( 至少用戶無法接受第一次點亮燈泡時等待 10 到 20 秒 ) 。
　　如果在以上實例中直接運行IEEE 802.11(WiFi) 方案，則電池壽命將變得非常有限。因此，我們需要在燈泡中使用低功率聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，例如使用簡單的 2.4 GHz 信號系統(tǒng)或者藍牙低功耗連接。嵌入式 Linux 網(wǎng)關(guān)能夠?qū)⒌凸臒o線鏈路轉(zhuǎn)換為 WiFI, 甚至以太網(wǎng)來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入。正因為如此，目前市面上的多數(shù)設(shè)備皆采用 Linux 網(wǎng)關(guān)及低功耗無線協(xié)議。
　　另外，嵌入式Linux 亦在眾多非物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備當中有所作為。設(shè)計人員往往很難在裸機 /RTOS( 實時操作系統(tǒng) ) 方法與系統(tǒng)芯片配合 Linux 這兩類選項中作出選擇。裸機選項能夠有效降低材料成本，但卻不利于上市時間、開發(fā)成本與支持成本等因素。嵌入式 Linux 能夠更快完成調(diào)整并供更為廣泛的用戶群體以低成本方式利用多種工程技術(shù)及開發(fā)工具完成任務(wù)。另外，規(guī)模龐大的 Linux 用戶群亦有助于擴大測試覆蓋面并簡化技術(shù)支持。
　　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主要需求為連通性，且通常表現(xiàn)為IP 形式。這種聯(lián)網(wǎng)的能力往往通過 Web 服務(wù)器實現(xiàn)。裸機 /RTOS 雖然也能夠提供 IP 連接，但卻易于引發(fā)錯誤及合規(guī)違反問題。例如，很多 RTOS 并不會將 IP 堆棧用戶與 IP 堆棧本身進行隔離?；ヂ?lián)網(wǎng)連接可能需要處理低速或者擁塞鏈路。另外，當堆棧與其它代碼混合時，緩沖區(qū)處理問題也可能變得模糊且難以調(diào)試。相比之下，嵌入式 Linux 能夠?qū)崿F(xiàn)硬件分離并廣泛使用各類 IP 堆棧。即使單純從成本角度考慮，嵌入式 Linux 在加快上市時間、降低技術(shù)支持與開發(fā)成本方面亦能夠有效抵消裸機 /RTOS 的前期優(yōu)勢。
　　另一類常見用例為對現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計進行功能添加。單純從討論角度出發(fā)，這意味著我們需要向設(shè)備添加讀取設(shè)備狀態(tài)、配置與控制機制甚至是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。這意味著我們需要找到粘接機制對合并IP 堆棧、 Web 服務(wù)器與設(shè)備軟件。
　　對于已采用裸機設(shè)置的現(xiàn)有設(shè)備，以上討論則適用于改進其互聯(lián)網(wǎng)連接類情況。這時，調(diào)整設(shè)備以使用嵌入式Linux 往往是最簡單的實現(xiàn)方式。對于嵌入式 Linux 設(shè)備，向其中添加 IP 連接只需要通過內(nèi)核選項啟用 IP 堆棧。大家還需要添加一些軟件包以配置系統(tǒng)，同時引入 Web 服務(wù)器。在這方面，大家需要編寫軟件粘接代碼以服務(wù)于 Web 請求。我們可以利用簡單的 shell 腳本、 Python 以及 JavaScript 等方式完成這項任務(wù)。添加物聯(lián)網(wǎng)功能對于產(chǎn)品的上市時間非常關(guān)鍵，因此大家可以將各個步驟并行推進，從而有效加快開發(fā)速度。
　　對于嵌入式Linux 設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)連接而言，安全性無疑是一大關(guān)注重點。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)通常會直接暴露在危險和未經(jīng)過濾的互聯(lián)網(wǎng)之上。雖然相關(guān)內(nèi)容完全可以另寫一篇文章，但這里我們可以給出一些總結(jié)性意見，即利用多項原生嵌入式 Linux 功能 —— 包括多用戶、 SELinux 以及容器 —— 控制并緩解這種風險。而 Linux 擁有的龐大社區(qū)亦將帶來安全可靠的修復能力。
總而言之，嵌入式Linux 能夠顯著加快物聯(lián)網(wǎng)方案的開發(fā)速度，簡化功能擴展并為物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)提供 IP 網(wǎng)關(guān)服務(wù)。另外， Linux 生態(tài)系統(tǒng)中的大量驅(qū)動程序與功能庫，乃至開源代碼也將成為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)項目時，極為強大的儲備資源。
來源： 極客頭條

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