淺談物聯網操作系統---導讀

文 | 潘愛民

來自 iSyscore Radio 的報道

第二講

在iSyscore Radio第一講中（內容回顧小數據 vs. 大數據），我們分享瞭如何用小數據+大數據來理解物聯網系統。我們認爲，在業務場景中需要一個操作系統（小數據節點）它可以將場景中的設備連接起來，來採集和處理數據，並基於這些數據來優化服務於場景。小數據節點可以將數據同步到雲端，進一步實現更大範圍的大數據計算。

那麼如何解決物聯網中的設備聯網？聯網之後做什麼以及如何做？今天的講解從操作系統發展的角度來看物聯網時代需要什麼樣的操作系統，區分了物聯網設備操作系統和物聯網操作系統的職責，並且給出了物聯網操作系統的基礎功能模型。最後介紹了一個實際研發的物聯網操作系統：指令集智能操作系統，及其用於智慧樓宇的案例展示和分析。

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淺談物聯網操作系統

|操作系統經過了幾代的發展，從最早期的多任務操作系統，如MULTICS和UNIX，到適用於個人電腦的多處理器操作系統，如LINUX和Windows，再到最近十多年廣泛流行的移動操作系統，如iOS和Android，其核心技術已經非常成熟，軟件複雜度也達到了上億行代碼的規模。操作系統的每一次大發展必定跟計算機硬件的發展密切相關。隨着物聯網（IoT，Internet of Things）時代的到來，操作系統必將迎來新的發展。

本文我們將介紹物聯網操作系統，它特指在物聯網設備的使用場景中，能夠將各種物聯網設備集合起來發揮作用的操作系統。

物聯網需要什麼樣的基礎軟件

物聯網的核心是各種物體連接到互聯網：互聯網仍然是基礎，物聯網並沒有再造出一個獨立的網絡，但是對互聯網進行了擴展和延伸，允許各種物體通過互聯網交換信息和通信。大量的物體都連接到了網絡，最直接的效果是，這些物體都可以被遠程操控，比如，物體的狀態顯示在任何一個屏幕上、物體上的開關可以由遠端的軟件來控制。譬如，在下圖中，體重計是一個物聯網設備，它能夠連接到後臺服務器，上報數據和狀態，遠程用戶可以通過連接服務器來獲得體重計的數據和狀態。

圖1 聯網的體重計

物聯網設備操作系統很容易理解，有大量的教科書來詳細講解現代操作系統的軟件結構和相應的資源調度算法。物聯網操作系統是一個相對比較新的概念，但事實上又廣泛存在着大量的軟件在完成這些功能。很多設備廠商都需要搭建一個後臺服務系統，甚至還有不少廠商開發了客戶端移動APP。這就是典型的，在操作系統缺位的情況下，硬件廠商不得不自己研發軟件系統的情形。而理想的情況是，存在通用的物聯網操作系統，可以讓設備廠商專注於設備研發，他們只需開發基本的驅動軟件以及簡單的應用軟件就可以讓設備用起來。

物聯網操作系統

設備操作系統解決的是設備怎麼聯網、如何更方便地聯網的問題，但沒有解決聯網之後做什麼以及如何做的問題。簡單而言，設備聯網以後，可以遠程讀取狀態數據，可以遠程進行故障診斷，甚至控制設備。

本質上，這需要一個軟件系統，我們根據對各種場景進行抽象，按照兩層架構來實現這樣的軟件系統：最基礎的一層軟件是通用的，可適用於各種物聯網場景，包括設備連接和管理、數據採集和處理等；另一層是應用軟件，用於實現各個場景中需要的功能邏輯。前者就是物聯網操作系統，後者是物聯網操作系統之上的應用軟件。這與本文第一部分講到的軟件劃分是一致的，如圖2所示。

圖2 從物聯網場景中抽象出物聯網操作系統

從物聯網操作系統的角度，它存在的價值是：將設備與服務軟件解除了耦合，不同類型或不同數量的設備可以動態鏈接進來，即使在不重新安裝或啓動操作系統的情況下，也能適應設備增刪的變化。對於截然不同功能的場景，也可以使用同一個操作系統來提供基礎服務。另一方面，從物聯網應用的角度，應用開發可基於統一的一層服務，再輔助以操作系統的開發工具，可以極大地提高開發效率。隨着物聯網應用的不斷豐富，物聯網設備和技術有機會在各種現實場景中進一步發揮價值。

指令集智能操作系統

杭州指令集智能科技有限公司提出了商業智能操作系統（BI-OS，Business Intelligence Operating System）來實現物聯網設備的互聯互通，基本上符合上一節介紹的物聯網操作系統的要求。圖3顯示了BI-OS的總體技術架構。（參考www.isyscore.com）

圖3 指令集智能操作系統（BI-OS）的架構圖

BI-OS作爲一個通用的物聯網操作系統，可以應用到各種商業場景中，也可以應用於工業領域。一個典型的商業場景是智慧樓宇，通過BI-OS將一個大樓內的所有聯網設備連接到一個系統中，這樣不僅做到更高效的自動化管理，而且，隨着大樓運營一段時間，數據累積起來，可以優化運營策略（譬如節省能耗、堵住安全缺陷，等等）。