國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)在未來的發(fā)展分析

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國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)在未來的發(fā)展分析

物聯(lián)網(wǎng)安全需要嵌入式操作系統(tǒng)通過安全認證，比如醫(yī)療電子 IEC 60601/62304、汽車電子 ISO 26262、航空電子 DO-178B/C 和核電 IEC 61513。老牌的嵌入式操作系統(tǒng) QNX、Vxwork、Integrity 和 SafeRTOS 在安全認證起步比較早，Thread-X、uC/OS 和 embOS 這兩年也迎頭趕上，開源的 Zephery 正在做認證的工作，將要成為首家通過安全認證的開源嵌入式操作系統(tǒng)。上面講到上海銳華的 RTOS 成功應(yīng)用于軌道交通信號領(lǐng)域龍頭公司卡斯柯信號有限公司的安全認證計算機平臺中， 這說明國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)具備安全的能力并具備相應(yīng)的技術(shù)能力。

嵌入式操作系統(tǒng)的虛擬化已經(jīng)由來已久，幾乎所有大的 RTOS 公司都有自己 Hypervisor 比如 ENEA 和風(fēng)河，但是 Hypervisor 存在性能不高和缺少統(tǒng)一設(shè)備驅(qū)動的問題。隨著容器技術(shù)在服務(wù)器和云計算成功采用，容器技術(shù)被證明具備應(yīng)用級安全，這樣輕量型容器技術(shù)受到物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)的關(guān)注。

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目前基于 Linux 輕量級容器技術(shù)研究進展比較大，比如 Canonical 推出的針對物聯(lián)網(wǎng)以及邊緣計算平臺 Ubuntu Core 和它類似 Docker 的 Snap package 包管理軟件，以及針對 IoT 的支持容器技術(shù) ResinOS。IoT 設(shè)備大量使用 MCU，無法運行 Linux，包括翼輝信息和華為等企業(yè)推出輕量級安全容器技術(shù)，即在它們 RTOS 基礎(chǔ)上實現(xiàn)容器技術(shù)，已滿足物聯(lián)網(wǎng)時代安全、實時和快速布置和管理的新的需求。

嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核繼續(xù)呈現(xiàn)百花齊放局面，基于宏內(nèi)核的 RTOS 仍占多數(shù)。微內(nèi)核技術(shù)應(yīng)用在商業(yè) RTOS 的歷史可以追溯到 90 年初，比如 VRTXsa，目前依然活躍在市場上代表性產(chǎn)品是 QNX，因為實時性等因素，微內(nèi)核技術(shù)在代碼受限的 MCU 上應(yīng)用很少，比如 uc/OS、FreeRTOS 和 RT-Thread 都是宏內(nèi)核技術(shù)。在 MCU 中如何能享受到大型 OS 的一些特性，同時保留 RTOS 在尺寸、實時性等方面的優(yōu)勢呢？AliOS Things 在 ARM 架構(gòu)Cortex M 和 A 處理器上做了有益嘗試，他們實現(xiàn)安全、多應(yīng)用、內(nèi)核可靠和動態(tài)低流量升級等技術(shù)特征。

AIOT 應(yīng)用的對傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)提出新的課題，比如可擴展的內(nèi)核技術(shù)、功能安全和信息安全、邊緣計算架構(gòu)的支持和應(yīng)用 App 的便捷布置和管理。傳統(tǒng)的移動操作系統(tǒng)比如 Android 和開源的 Linux 無法滿足功能安全認證和強實時性的需要，傳統(tǒng)的基于宏內(nèi)核的 RTOS 無法滿足系統(tǒng)擴展、維護和應(yīng)用便捷的需要，針對 AIOT 場景的廣義的嵌入式操作系統(tǒng)和泛 IoT OS 技術(shù)正在探索和研究中，比如無人駕駛汽車上的操作系統(tǒng)技術(shù)正在吸引產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)界關(guān)注。

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