物联网：连接万物的未来

物联网是什么？简单地说，就是让各种物体通过网络相互连接、交换信息和控制的技术。物联网的概念已经存在了二十多年，但近年来，随着互联网、传感器、云计算等技术的发展，物联网的应用范围和影响力越来越广泛。从智能家居、智能交通、智能医疗，到智慧城市、智慧农业、智慧工业，物联网正在改变我们的生活方式、提高我们的生活质量、促进我们的经济社会发展。本文将介绍物联网的起源、定义、特点、应用领域和发展趋势，以及物联网所面临的机遇和挑战。

从物联网说起

物联网，英文名：Internet of Things，简称：IoT，是互联网概念的一种延伸，广义是指各种物理对象之间的联网，简单的说，就是“物物互联”。“物”在物联网中，可以是各种各样的设备，例如监测心脏功能的植入物、监测农场动物的生物芯片、内置传感器的汽车、监测食品环境的DNA分析设备、用于消防和搜救的现场操作设备等等。

物联网技术包括了智能电网、智能家居、智能交通和智慧城市等等概念，是一种更广的联网，最终目标是实现电网、家居、交通等领域网络之间的互联，同时提供安全性、数据分析和管理。

操作系统是什么?

操作系统，英文名 operating system，简称：OS，是一种系统软件，位于计算机硬件和应用程序中间的一层，管理硬件和软件资源，为计算机程序提供相关服务。所有的计算机程序包括应用程序或者固件，都需要操作系统支持。

一般来说，操作系统通常具有以下功能：进程管理、中断、内存管理、文件系统、设备驱动、网络、安全、输入输出系统。

典型的操作系统主要有windows 操作系统(微软)、Unix及类Unix操作系统(Linux、谷歌)、mac操作系统(苹果)。

windows 操作系统 MS-DOS 的基础上设计的图形操作系统，是一种闭源系统，即源代码不开放。

而Unix及类Unix操作系统，例如FreeBSD、OpenBSD、Solaris 、Minix、Linux、QNX、谷歌的Android 操作系统(基于linux)，ubuntu，这些基本上都是开源系统，源代码开放。

另外就是苹果的Mac OS X 和 iOS移动设备操作系统，是以Darwin为基础开发的，Darwin 是一种类Unix操作操作系统，苹果的操作系统(Mac OS X 和 iOS)是闭源的，但是苹果于2000年将 Darwin 进行开源。

什么是开源操作系统?

开源操作系统(open source operating system)，是指源代码公开的操作系统软件，遵循开源协议进行使用、编译和再发布。在遵守相关开源协议的前提下，任何人都可以免费使用，随意控制软件的运行方式。开源操作系统最大的特点就是开放源代码和自由定制。下面列举开源操作系统的一些优势：

• 易理解：开源操作系统源代码公开，开发人员更容易查看理解代码，获取相关知识。
• 公开透明：操作系统漏洞和缺陷更容易曝光，同时代码的开发和维护也是公开的。
• 可定制：用户可以根据需求，依照不同的硬件平台和应用场景进行定制。
• 低成本：无商业版权费，节省了相关开发管理和人力投入成本。
• 可持续：即使之前开发的公司因为各种原因无法支持，依靠开源社区广大的开发人员的参与，系统还可以持续维护下去。
• 集思广益：因为开源操作系统公开，可以让更多的开发者参与开发，集中更多的智慧和想法。

物联网为何需要开源操作系统?

对于物联网发展而言，“碎片化”是主要的问题，其中芯片、传感器、通信协议、应用场景千差万别，“山头林立”。比如无线通信标准，就有蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、PLC、Z-Wave、RF、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi、NB-IoT、LoRa等等。很明显，技术方案不统一，体系结构不一致，阻碍了物联网的发展，也局限了互联互通的范围。

然而，各种操作系统可以支持不同的硬件、通信标准、应用场景。开源，有利于打破技术障碍和壁垒，提高互操作性和可移植性，减小开发成本，同时也适合开源社区的开发人员参与进来。

操作系统，是物联网中一个十分关键的环节，而开源更佳助推了物联网的开放和发展。目前，开源操作系统在物联网中的应用已经十分广泛，以后也必将在物联网中扮演越来越重要的角色。

十大物联网开源操作系统

手机市场呈现出Android和iOS两家独大的局面，而在物联网体系中，操作系统也呈现出多样性的特点，并不是一两种操作系统可以支持所有的物联网设备。

所以，我们今天要重点介绍的是十大物联网开源操作系统。(微软的Windows 10 for IoT 和 苹果的 iOS，虽然也是很强大，但是因为闭源，不在本文介绍之列。)

1、Andorid Things

Andorid Things 是谷歌上周刚推出的物联网操作系统，是去年推出的“Brillo”操作系统的更新版本，作为 Andorid 系统的一个分支版本，类似于可穿戴和智能手表用的Andorid Wear(实际上它也是一种物联网操作系统)。

它使用一种名为 Weave的通信协议，实现设备与云端相连，并且与谷歌助手等服务交互。Android Things 面向所有Java开发者，不管开发者有没有移动开发经验。该操作系统将能够支持一系列物联网设备的计算平台，其中包括英特尔Edison 平台，NXP公司的Pico平台，以及“黑莓派3”。

2、Contiki

Contiki，是一个开源的、容易移植的多任务操作系统，适用于内存受限的网络任务。Contiki 项目的作者是瑞典计算机科学研究所的网络嵌入式系统小组的Adam Dunkels 博士。

该系统只需要几千字节或者几百字节的内存，就能提供多任务操作系统环境和TCP/IP支持。它已经移植并成功运行于嵌入式微控制器平台(TI MSP430，Atmel AVR)以及电脑、游戏机等平台。它支持的协议有全标准 IPv6 和 IPv4，以及低功耗网络标准：6lowpan、RPL、CoAP。

3、eLinux

eLinux，也称为Embedded Linux，即嵌入式Linux 操作系统，该操作系统基于Linux 内核，是Linux 对于嵌入式系统的裁剪版，支持该操作系统的厂家、芯片和产品比较广泛。该操作系统的维基主页提供了开发、硬件、产品、厂家、社区等一系列相关信息。

4、FreeRTOS

FreeRTOS 是一个迷你的实时操作系统内核，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。

FreeRTOS 操作系统是完全开源你的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点。目前，该操作系统已经数百万设备上部署，它号称是“市场上领先的嵌入式实时操作系统”，能够为微控制器和微处理器提供很好的解决方案。

5、mbed OS

这款操作系统由ARM开发，专门为运行ARM处理器的物联网设备而设计。它包含了C++应用程序网络，公司也提供其他开发工具和相关的设备服务器。

默认情况下，mbed 操作系统是事件驱动的单线程架构，而非多线程(实时操作系统)环境。 这确保了它可以扩展到尺寸最小、成本最低且功耗最低的物联网设备。

ARM在移动设备端有着强大的市场占有率，所以这款操作系统实力和前景不可小觑。

6、Raspbian

Raspbian 是一款基于Debian，为树莓派硬件而设计的操作系统。这个操作系统包括一些列的基础程序和工具，保证树莓派硬件的运行。

7、RIOT

RIOT，将自己称为“友好的物联网操作系统”，致力于开发者友好、资源友好、物联网友好，关键的功能包括C/C++支持、多线程、能量效率、部分遵守POSIX等等。RIOT 开源社区自2008年以来就启动了。RIOT能够在众多平台上运行包括嵌入式设备、PC、传感器等。

8、Ubuntu Core

Ubuntu 是目前最流行的Linux 版本，而Ubuntu Core旨在将Ubuntu 带向物联网世界。它可以运行例如微软Azure、 谷歌计算引擎、 亚马逊弹性云计算服务，也可以运行在例如BeagleBone Black 和树莓派等硬件上。

9、Huawei LiteOS

Huawei LiteOS 是华为面向IoT领域，构建的“统一物联网操作系统和中间件软件平台”，具有轻量级(内核小于10k)、低功耗、互联互通、安全等关键能力。Huawei LiteOS 目前主要应用于智能家居、穿戴式、车联网、智能抄表、工业互联网等 IoT 领域的智能硬件上，还可以和LiteOS生态圈内的硬件互联互通，提高用户体验。

Liteos操作系统具有能耗最低，尺寸小、响应快等特点，也建立了开源社区，能够支持的芯片例如海思的PLC芯片HCT3911、媒体芯片3798M/C、IPCamera芯片Hi3516A，以及LTE-M芯片等。

10、Tizen

Tizen，Linux基金会和LiMo基金会，联合英特尔和三星电子，共同开发的开源操作系统，它可以满足物联网设备生态系统(包括设备制造商、手机运营商、应用开发者、独立软件服务提供商)的需求，应用于手机、电视、穿戴等多个产品。

Tizen底层平台相关API按照HTML5的形式公开出来，服务将涵盖通信、多媒体、相机、网络、社区媒体等。三星已经售卖了几款搭载该操作系统的产品，是它的最大支持者。

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