2022.33 物联网操作系统

目前物联网市场，由于终端产品、场景、应用繁多，国内外有不少物联网操作系统，如图：

目前的物联网操作系统大致可分为两类，一是由传统的嵌入式RTOS发展而来，如深耕开源操作系统的FreeRTOS、RT-Thread、Arm Mbed OS等；二是由互联网公司的云平台延伸而来，基于传统操作系统进行“剪裁”和定制，如Ali OS Things、TencentOS tiny、Win10 IOT等。前者有硬件优势，在物联网终端上已经广泛支持，硬件推广成本低；缺点是软件开发专业度要求极高，软硬件开发难以隔离；而后者有软件优势，天生结合互联网服务，对接应用方便；缺点是各家产品与服务绑定，难以做到平台中立，对软件开发者来说功能性受到了限制。

从互联网到物联网的转变过程，其实就是从人人交互，到人物交互，再到物物交互的转变过程。其中操作系统的转变则是从服务于连接，到服务于应用，最后到服务于智能。目前物联网操作系统已从RTOS（实时操作系统）走向通用操作系统（多道批处理，可分时可实时）。

从操作系统的角度而言，早先的嵌入式操作系统只是完成了物理硬件的人机交互功能，并非真正的物联网。物联网操作系统更趋向是一种集成技术，将成熟的操作系统、通信和云计算技术集成到从传感器到云的物联网场景中，同时物联网操作系统一般要求其内核具有实时性，尺寸具有伸缩性及架构可扩展性，同时具有高可靠、低功耗等特性。

物联网操作系统与传统操作系统在内核方案的制定上会有很大的不同，传统操作系统常用的宏内核把所有的功能都进行了耦合，实现各功能模块可以直接调用，优点是性能极高；但缺点是由于耦合会出现一错皆错的问题。微内核则相反，为了降低耦合，内核中只有核心功能，其余功能以服务进程形式存在，其优点就是各模块间不相互影响；但其性能相比宏内核会大幅度下降。目前物联网操作系统常用的方案是微内核以及混合内核，但会将一些功能模块放回到内核中，不常用的模块还是放在用户层中，以便提高性能。

随着新技术的到来，目前物联网操作系统将面对更多挑战。从技术层面来说，第一是在低延时的要求下，高数据吞吐量的稳定性难以保证；第二是即使有云端支持，终端设备仍旧难以承受巨大的AI算力；第三是海量互联设备的安全难以管理。此外，最重要的挑战，还是在于生态。

在过去的十年间，大多数新型开源操作系统已从移动市场转向物联网市场。目前十几种物联网操作系统都处在发展初期，产业链生态环境暂未做出积极反映，不过随着Matter协议、云平台开放等助力完全互联策略的到来，产业链各玩家的活跃度也会提高。放眼未来，随着AI技术的成熟以及人们需求的变化，设备的服务模式正向主动智能转变，人找服务也将变为服务找人。另一方面，对金融、煤矿、交通等2B领域的拓展，对传统操作系统的更替，都将推动操作系统的更新。

Matter（前称IP互联家庭项目，Project Connected Home over IP，简称为CHIP项目）是一个智能家居开源标准项目，由亚马逊、苹果、谷歌、ZigBee联盟联合发起，旨在开发、推广一项免除专利费的新连接协议，以简化智能家居设备商开发成本，提高不同厂商智能家居产品之间的兼容性。2021年5月11日，CHIP更名为Matter，ZigBee联盟也更名为连接标准联盟（Connectivity Standards Alliance），CHIP协议从原来的基于IP来通讯，变成了以太网、Wi-Fi、Thread、BLE以及Zigbee多协议共通的Matter协议。

Matter 建立在一个共同的信念之上，即智能家居设备应该是安全、可靠和无缝使用的。通过建立在互联网协议 (IP) 之上，Matter 将支持智能家居设备、移动应用程序和云服务之间的通信，并为设备认证定义一组特定的基于 IP 的网络技术。不过，标准公布时间的一拖再拖，连接标准联盟计划2022年秋天正式推出其最新标准 Matter，这是一种用于物联网的通用语言和基于 IP 的协议。采用 Matter 标准的产品将具有独特的徽标，表示与任何制造商的认证 Matter 产品具备互操作性。目前，亚马逊、苹果、谷歌和三星等公司均已宣布支持 Matter，这意味着我们日常生活中常见的智能设备控制终端（如 iOS/安卓手机、语音助手、智能音箱等）均将支持 Matter 协议。消费者甚至不需要单独的 Matter 设备App，就可直接控制Matter 设备。通过Matter协议，所有支持Matter的App和硬件设备均可轻松无缝互联，协同工作，淡化了单一生态的概念，可以逐步打破这种生态壁垒，在越来越多的智能产品之间创建连接。