物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是運行在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上的提供物物相連能力的操作系統(tǒng)，其核心在于能夠?qū)⒏鞣N物體連接到互聯(lián)網(wǎng)，并提供數(shù)據(jù)通信能力。

如果把常見的操作系統(tǒng)按照其應(yīng)用場景進(jìn)行分類，可主要分為桌面操作系統(tǒng)、移動操作系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，各個領(lǐng)域主要操作系如下圖所示。

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到目前為止，桌面操作系統(tǒng)和移動操作系統(tǒng)目前市場占比都形成了比較穩(wěn)定的格局。相比之下，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)領(lǐng)域的碎片化問題則非常嚴(yán)重，并沒有哪幾個操作系統(tǒng)占據(jù)絕對優(yōu)勢，正處于“百花齊放、百家爭鳴”的階段。

大部分物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是從嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展而來的，像uC/OS、FreeRTOS等，也有一些是從Linux、Android等大型系統(tǒng)裁剪而來，像RT Linux、Android Things等，而AliOS Things則是專門為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景而研發(fā)的。

下面簡單介紹一下國內(nèi)外比較有名的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

1. uC/OS

如下圖所示，uC/OS最早于1992年正式發(fā)布，1998年發(fā)布了uC/OS-II版本，最新的版本則是uC/OS-III，國內(nèi)比較流行的是uC/OS-II。除任務(wù)管理、時間管理、內(nèi)存管理、通信與同步等操作系統(tǒng)基本功能外，uC/OS還提供了TCP/IP、USB、CAN和Modbus等功能組件，但其網(wǎng)絡(luò)功能相對來說比較薄弱。uC/OS采用的是開源不免費的策略，商業(yè)使用它需要繳納授權(quán)費用。從其在國內(nèi)的發(fā)展過程來看，2010年是uC/OS的鼎盛時期，可能也正是因為“開源不免費”的策略導(dǎo)致它在2010年后迅速地被FreeRTOS超越。uC/OS在2016年的時候被Silicon Labs公司收購了。

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2. FreeRTOS

如圖下圖所示，F(xiàn)reeRTOS嵌入式操作系統(tǒng)誕生于2003年，采用MIT License，開源免費，適用于任何商業(yè)或非商業(yè)場合。在ARM在2004年推出Cotex-M3系列架構(gòu)的IP之后，TI，ST，NXP，Atmel等國外芯片公司在約2006年的時候都相繼推出基于Cotex-M3的MCU，這些芯片默認(rèn)搭載的都是FreeRTOS操作系統(tǒng)，這就直接促使了FreeRTOS在2010年的時候迅速超越uC/OS成為第一大嵌入式操作系統(tǒng)。FreeRTOS在2016年被Amazon公司正式收購，Amazon將自己的AWS服務(wù)內(nèi)嵌到FreeRTOS系統(tǒng)中，并于2017年推出了集成無線連接、安全、OTA等功能的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

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Amazon FreeRTOS的內(nèi)核具有簡單、輕量、可靠性好、可移植性好等諸多優(yōu)點，有著廣泛的用戶基礎(chǔ)，已經(jīng)在多個行業(yè)中進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。Amazon FreeRTOS版本提供了跟AWS相關(guān)的軟件庫，方便用戶將物聯(lián)網(wǎng)功能集成到設(shè)備中去。其提供的軟件庫還支持 TLS V1.2 協(xié)議，可以幫助設(shè)備安全地連接到云。

除此之外，Amazon FreeRTOS設(shè)備可以直接連接到AWS IoT Core等云服務(wù)，也可以連接到AWS Greengrass等本地邊緣服務(wù)。

3. LiteOS

LiteOS是華為公司推出的輕量級物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，它目前已經(jīng)適配了眾多的通用MCU以及NB-IoT集成開發(fā)套件。它是面向IoT領(lǐng)域構(gòu)建的輕量級物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，遵循BSD-3開源許可協(xié)議，可廣泛應(yīng)用于智能家居、個人穿戴、車聯(lián)網(wǎng)、城市公共服務(wù)、制造業(yè)等領(lǐng)域。

4. RT-Thread

RT-Thread誕生于2006年，是一款以開源、中立、社區(qū)化發(fā)展起來的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，它主要采用C語言編寫，淺顯易懂，且具有方便移植的特性。

RT-Thread有完整版和Nano版，對于資源受限的微控制器（MCU）系統(tǒng)，可通過簡單易用的工具，裁剪出僅需要 3KB Flash、1.2KB RAM 內(nèi)存資源的 NANO 內(nèi)核版本；而相對資源豐富的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可使用RT-Thread完整版，通過在線的軟件包管理工具，配合系統(tǒng)配置工具實現(xiàn)直觀快速的模塊化裁剪，并且可以無縫地導(dǎo)入豐富的軟件功能包，實現(xiàn)更加復(fù)雜的功能。

5. Linux

人們通常所說的Linux大多數(shù)時候是指Linux內(nèi)核，但只有內(nèi)核并不是一個完整的操作系統(tǒng)。實際上，Linux是一套開放源代碼、可以自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)。它是一個基于POSIX的多用戶、多任務(wù)并且支持多線程和多CPU核心的操作系統(tǒng)。人們常說的Linux系統(tǒng)包含Linux內(nèi)核、GNU項目組件和應(yīng)用程序（數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、圖形界面、音頻等）等。

Linux內(nèi)核最初是由Linus Torvalds在赫爾辛基大學(xué)讀書時出于個人愛好而編寫的，當(dāng)時他覺得教學(xué)用的迷你版UNIX操作系統(tǒng)Minix太難用了，于是決定自己開發(fā)一個操作系統(tǒng)。自從Linus Torvalds于1991年底發(fā)布了Linux內(nèi)核的0.02版本之后，全世界的開源愛好者們共同推進(jìn)著Linux系統(tǒng)的發(fā)展。

Linux的標(biāo)志和吉祥物為一只名叫Tux的企鵝-Torvalds" Unix。

常見的Linux的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

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Linux從誕生到現(xiàn)在經(jīng)過30多年的發(fā)展，在服務(wù)器、桌面操作系統(tǒng)、嵌入式、云計算和大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域占據(jù)了廣闊的市場。據(jù)統(tǒng)計，在全球服務(wù)器市場，Linux已經(jīng)占有超過75%的市場份額。在桌面操作系統(tǒng)領(lǐng)域，基于Linux的比較有代表性的是Ubuntu操作系統(tǒng)，雖然其普及程度還遠(yuǎn)落后于Windows，但滿足日常辦公及娛樂需求是沒有問題的。Android系統(tǒng)（Google推出的移動端操作性系統(tǒng)）底層也是基于Linux修改而來。

除了在服務(wù)器、大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用之前，Linux是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用最廣泛的操作系統(tǒng)。Linux系統(tǒng)一般都比較大，為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用場景，很多開源組織和商業(yè)公司對Linux進(jìn)行了很多的裁剪，RT Linux和uClinux是兩個比較有代表性的基于Linux的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)：

• RT Linux（Real Time Linux）

它最初是由新墨西哥礦業(yè)及科技學(xué)院的V. Yodaiken開發(fā)，現(xiàn)在已被WindRiver公司收購。RT Linux是將Linux的內(nèi)核代碼做了一些修改，將Linux本身的任務(wù)以及Linux內(nèi)核作為優(yōu)先級很低的任務(wù)，而將負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實時任務(wù)作為優(yōu)先級最高的任務(wù)來執(zhí)行。這樣就可以既享受到Linux豐富的軟硬件生態(tài)的便利性，也能滿足業(yè)務(wù)層對實時性的需求。

• uClinux（Micro Control Linux）

uClinux是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時也是開放源碼的嵌入式Linux的典范之作。它是從Linux 2.0/2.4內(nèi)核派生而來，沿襲了Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有MMU（內(nèi)存管理單元）的CPU，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。它通常用于具有很少內(nèi)存或Flash的嵌入式操作系統(tǒng)。在GNU通用許可證的保證下，運行uClinux操作系統(tǒng)的用戶可以使用幾乎所有的Linux API函數(shù)。由于經(jīng)過了裁剪和優(yōu)化，它形成了一個高度優(yōu)化，代碼緊湊的嵌入式Linux。它具有體積小、穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的對各種文件系統(tǒng)的支持以及豐富的API函數(shù)等優(yōu)點。

6. AliOS Things

AliOS Things 是阿里巴巴公司2017年推出的面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的輕量級操作系統(tǒng)，致力于搭建云端一體化IoT基礎(chǔ)設(shè)施，具備極致性能、極簡開發(fā)、云端一體、豐富組件、安全防護等關(guān)鍵能力，并支持終端設(shè)備連接到阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺。目前在智能家居、智慧城市、智能制造、新出行等領(lǐng)域大量使用。從誕生之初到現(xiàn)在為止，其主要經(jīng)歷了如下圖所示的幾個階段。

• 2017年AliOS Things V1.1版本正式發(fā)布，除了rhino內(nèi)核外，還集成了常用的MQTT/CoAP等非常適合物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的協(xié)議和TEE安全組件，所以AliOS Things天生就是為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)而生的。
• 2019年2月份，AliOS Things開始支持RISC-V體系結(jié)構(gòu)的芯片，并且增加了電源管理功能，為低功耗應(yīng)用場景打下了基礎(chǔ)；針對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)升級慢的問題設(shè)計了OTA差分升級的方案大大提高了系統(tǒng)升級的效率。

• 2020年4月份，V3.1版本正式發(fā)布，在這版本上設(shè)計了應(yīng)用程序的開發(fā)框架，并且引入了組件式開發(fā)模型，組件中比較值得提到的是用于實時傳輸?shù)腞TP協(xié)議及可以防止HTTP網(wǎng)絡(luò)劫持的HTTPDNS協(xié)議，為物聯(lián)網(wǎng)的安全性提升了一個等級。
• 2021年5月份，AliOS Things正式發(fā)布V3.3版本，在這個版本中真正做到了基于彈性內(nèi)核的積木式開發(fā)方案，并且支持Python和JavaScript的輕應(yīng)用開發(fā)新模式。

• AliOS Things采用分層體系結(jié)構(gòu)和組件式結(jié)構(gòu)，如下圖所示。

AliOS Things輕應(yīng)用的開發(fā)模式自推出以來就受到開發(fā)者的極大支持，目前在智慧家庭、智能工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)等行業(yè)有了廣泛的應(yīng)用，真正做到了“JS/Python也能輕松開發(fā)智能硬件”。

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