萬物互聯時代，物聯網操作系統機遇與挑戰并存
2021年9月，工信部等八部委聯合發布《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃(2021-2023年)》(以下簡稱《計劃》)，提出到2023年底，在國內主要城市初步建成物聯網新型基礎設施，物聯網連接數突破20億。今年10月，中國移動物聯網用戶數達到10億，全面實(shi)現了(le)物(wu)聯(lian)網用戶數超(chao)過人(ren)聯(lian)網客戶數，正(zheng)式邁入“物(wu)超(chao)人(ren)”時代。
萬物互聯時代的加速到來，傳統嵌入式操作系統已無法應對這些挑戰，行業需要更適合的專用物聯網操作系統，降低開發難度，提升開發效率，讓行業開發者能更專注業務的開發，形成物聯網應用生態。李蒙(meng)分析，從物(wu)聯(lian)網(wang)行(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)特征看，市場需要整體的解(jie)決方案，而各領(ling)域垂直行(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)存(cun)在(zai)天(tian)然(ran)專(zhuan)業(ye)(ye)(ye)壁壘，一家(jia)操作(zuo)系統(tong)不(bu)可能獨占所(suo)有細分行(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)，在(zai)擅(shan)長(chang)的細分領(ling)域耕耘(yun)，具有很大市場空(kong)間(jian)。物(wu)聯(lian)網(wang)操作(zuo)系統(tong)行(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)參與(yu)企業(ye)(ye)(ye)眾多，但都(dou)各自為戰(zhan)，行(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)發展(zhan)分散，各家(jia)市場占有率均(jun)比較低(di)，遠未形成(cheng)壟斷巨頭，行(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)收斂是長(chang)期(qi)過程，各家(jia)操作(zuo)系統(tong)均(jun)有機(ji)會成(cheng)為市場主流。
中國移動OneOS作為一款專為物聯網領域全新設計的輕量級操作系統，具有可裁剪、跨平臺、低功耗、高安全等特點。在底層芯片適配上，支持ARM Cortex-M/R/A、MIPS、RISC-V、LoongArch、Xtensa等主流CPU架構，兼(jian)容POSIX、CMSIS等標準接口，并支持現在熱門的Micropython語言開(kai)(kai)發(fa)(fa)，提供圖(tu)形(xing)化開(kai)(kai)發(fa)(fa)工具，能夠有效提高開(kai)(kai)發(fa)(fa)效率并降低開(kai)(kai)發(fa)(fa)成本，幫助客戶(hu)開(kai)(kai)發(fa)(fa)穩(wen)定可靠、安全易用的物聯網應用。
中移物聯推出OneOS操作系統，實現核心技術自主可控
OneOS在2019年正式(shi)啟動，當時(shi)海內外市場(chang)環(huan)境(jing)復雜多(duo)變，科技(ji)受制于人、核心卡脖子問題(ti)經常(chang)發(fa)生，技(ji)術(shu)自立(li)(li)自強迫在眉(mei)睫。中(zhong)(zhong)移物(wu)聯(lian)作(zuo)為中(zhong)(zhong)國(guo)移動集團專業全資子公司，多(duo)年來(lai)在物(wu)聯(lian)網建(jian)設和終(zhong)端(duan)、平臺側(ce)研發(fa)能力有深厚(hou)的積(ji)累(lei)，適時(shi)推出一款開(kai)源中(zhong)(zhong)立(li)(li)、服務(wu)(wu)產(chan)業的物(wu)聯(lian)網操作(zuo)系統，既是響應國(guo)家自主可控政策(ce)，更是服務(wu)(wu)物(wu)聯(lian)網產(chan)業需(xu)求。
OneOS操作(zuo)系(xi)統(tong)采用分(fen)層(ceng)架(jia)構(gou)設計(ji)，主體由驅(qu)動、內核(he)、組(zu)件(jian)、安全框架(jia)組(zu)成。通過代碼(ma)模塊化(hua)設計(ji)，系(xi)統(tong)具(ju)備極(ji)高的(de)(de)可伸縮性，可結合垂直行業(ye)應用靈(ling)活裁剪。OneOS內核(he)采用極(ji)簡(jian)設計(ji)思路，在減(jian)少資源開銷的(de)(de)情況(kuang)下兼具(ju)優秀(xiu)的(de)(de)實時響應特征，支(zhi)持多任(ren)務管理調度，提供(gong)豐富(fu)的(de)(de)IPC策略(lve)，如信號量、互斥量、消息隊(dui)列、郵箱等，提供(gong)高效可靠(kao)的(de)(de)RTOS內核(he)支(zhi)撐。
李蒙介紹，作為物聯網領域推出的輕量級操作系統，中國移動OneOS具備高實時、高安全、高可靠的特性，實現底層關鍵核心技術自主可控，對補齊我國產業發展短板、保障產業鏈安全穩定具有重要意義。我們以OneOS為產品底座，結合圖形交互GUI、位置服務LBS、工業云化PLC、實時通話RTC、遠程升級OTA等豐富應用組件，深耕消費電子、智慧城市、工業控(kong)制(zhi)等行(xing)業領(ling)域。
TERRITORY.01
在消費電子領(ling)域，我們與長虹、康佳、幾米、迪沃、國家高端智能化家用(yong)電器(qi)創新(xin)中(zhong)心等(deng)企業建(jian)立緊(jin)密的(de)合作(zuo)。以智慧(hui)學生(sheng)(sheng)卡(ka)為例(li)，OneOS適(shi)配(pei)幾米物聯4G Cat.1芯(xin)片的(de)學生(sheng)(sheng)卡(ka)，屏蔽芯(xin)片硬件差異，實現規模出貨;康佳阿斐亞(ya)空(kong)氣(qi)炸鍋搭載OneOS WiFi模組，提供OTA等(deng)能力，已(yi)上線中(zhong)移IoT商城(cheng)。
TERRITORY.02
在智慧城(cheng)市(shi)建(jian)設領域，OneOS與(yu)大華、金卡、前衛(wei)、京龍睿(rui)信等企業在安防(fang)、能源(yuan)表計、門鎖門磁等許多產品實(shi)(shi)現(xian)規模裝機(ji)。例如，與(yu)浙江大華成立聯(lian)合實(shi)(shi)驗室，打造軟(ruan)件(jian)定義安防(fang)標準(zhun)，OneOS裝載在智(zhi)能門磁上(shang)實(shi)(shi)現(xian)量產;與(yu)杭(hang)州拿云基于OneOS低功(gong)耗(hao)、遠(yuan)程OTA等能力(li)組件(jian)，在智(zhi)能煙感(gan)上(shang)量產出貨。
TERRITORY.03
在工業控(kong)制領域，我們與(yu)Codesys、威卡、中(zhong)控、大(da)方(fang)、芯馳、飛凌、研(yan)智科技、徐工(gong)集團、三一重工(gong)等合(he)作(zuo)緊密。與(yu)蘇州大(da)方(fang)基(ji)于OneOS開發(fa)國產化特種車輛(liang)ECU產品，替代現有國外芯片+OS的方(fang)案;在(zai)寧波中(zhong)控微工(gong)業芯片原(yuan)生系統中(zhong)，OneOS在(zai)其PLC產品及(ji)相關項目上(shang)全(quan)面(mian)應(ying)用。
中(zhong)國移動(dong)(dong)OneOS自啟(qi)動(dong)(dong)以來一(yi)步一(yi)個臺(tai)階，2020年(nian)發布(bu)了(le)(le)(le)極簡內核(he)的(de)1.0版(ban)本;2021年(nian)發布(bu)了(le)(le)(le)滿足功能安(an)全(quan)和(he)信(xin)息安(an)全(quan)要求的(de)2.0版(ban)本，系統(tong)的(de)安(an)全(quan)性和(he)可靠性實現了(le)(le)(le)關鍵突破;期(qi)(qi)間通過了(le)(le)(le)IEC 61508、EAL 4+多(duo)項權威認(ren)證(zheng)，獲得了(le)(le)(le)世界物(wu)(wu)聯(lian)網博覽會創(chuang)新(xin)獎，入選了(le)(le)(le)世界互聯(lian)網領先科技(ji)成果(guo)和(he)工(gong)信(xin)部物(wu)(wu)聯(lian)網示范項目，今年(nian)還入選了(le)(le)(le)中(zhong)央(yang)企業科技(ji)創(chuang)新(xin)成果(guo)推(tui)薦目錄和(he)物(wu)(wu)聯(lian)網十大(da)技(ji)術創(chuang)新(xin)工(gong)程(cheng)。日前發布(bu)的(de)OneOS3.0是(shi)長周期(qi)(qi)支(zhi)持(chi)版(ban)本，作為(wei)LTS版(ban)本，經歷了(le)(le)(le)廣泛的(de)和(he)深(shen)入的(de)測試(shi)，包含了(le)(le)(le)大(da)量安(an)全(quan)積累和(he)穩(wen)定性改進，李蒙表(biao)示，將對其保持(chi)長周期(qi)(qi)的(de)維護(hu)與技(ji)術支(zhi)持(chi)。
OneOS 3.0內核升級，安全可靠性大大提高
對(dui)于(yu)操作(zuo)系統(tong)來說，內(nei)核(he)是最核(he)心、最重要的(de)部分(fen)。
相比(bi)以前的版(ban)本，OneOS 3.0版(ban)本的內(nei)核(he)功能(neng)以及性能(neng)有哪些(xie)提(ti)升？
李蒙跟我(wo)們分享了OneOS迭代升級(ji)(ji)(ji)的核(he)心(xin)思路：OneOS采用(yong)可(ke)(ke)搶占式(shi)的實時(shi)輕量級(ji)(ji)(ji)內(nei)核(he)。在2.0版(ban)本上(shang)，已經實現(xian)了高效(xiao)的任務(wu)(wu)管理和調度(du)，實現(xian)了任務(wu)(wu)同(tong)步和通信。支(zhi)持多種內(nei)存分配算法，以適應(ying)(ying)不(bu)同(tong)應(ying)(ying)用(yong)場(chang)景。到了3.0版(ban)本，內(nei)核(he)功(gong)能(neng)(neng)(neng)將進一步豐富(fu)。首先(xian)，支(zhi)持對(dui)稱多處(chu)理器平臺，幫助高級(ji)(ji)(ji)應(ying)(ying)用(yong)提(ti)高運行(xing)效(xiao)率;支(zhi)持CPU親和度(du)模型，以提(ti)高任務(wu)(wu)執行(xing)效(xiao)率，避免CPU進行(xing)上(shang)下文切換，浪費不(bu)必要(yao)的性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng);支(zhi)持MPU隔(ge)離保護，實現(xian)內(nei)核(he)態(tai)訪問空間和用(yong)戶態(tai)訪問空間的隔(ge)離，關鍵數據(ju)區禁止(zhi)篡(cuan)改，代碼(ma)段保護，提(ti)高系統的安(an)全性(xing)(xing)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing);增加了可(ke)(ke)維可(ke)(ke)測功(gong)能(neng)(neng)(neng)，比如IPC跟蹤、中斷檢測、任務(wu)(wu)軌跡跟蹤、伙伴監控等，幫助開發(fa)人員檢測系統狀態(tai)、快速分析問題。
同時(shi)，內(nei)核性(xing)能也進一(yi)步(bu)提(ti)升。在Cortex-M4平臺上，任務(wu)(wu)(wu)切換(huan)小(xiao)(xiao)于(yu)3us，中(zhong)斷響(xiang)應最(zui)大時(shi)延小(xiao)(xiao)于(yu)6us，任務(wu)(wu)(wu)同步(bu)小(xiao)(xiao)于(yu)2.4us，任務(wu)(wu)(wu)通信小(xiao)(xiao)于(yu)6.3us。在多核Cortex-A9平臺上，核間(jian)任務(wu)(wu)(wu)同步(bu)小(xiao)(xiao)于(yu)1.3us，核間(jian)任務(wu)(wu)(wu)通信小(xiao)(xiao)于(yu)2.0us。任務(wu)(wu)(wu)調度時(shi)間(jian)復雜度，在主流RTOS系統中(zhong)名列前茅(mao)。
安(an)全(quan)可靠(kao)是實現萬物互聯的基石(shi)，操(cao)作系統的安(an)全(quan)性和防護(hu)能(neng)力(li)對用戶來(lai)說(shuo)也至關重要。
OneOS在保障安全可靠方面有何新突破？
李(li)蒙表示(shi)，物(wu)聯網作為國家新(xin)型關鍵基礎設施，系(xi)(xi)統(tong)中的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)大多(duo)是(shi)具體應用場景中的(de)(de)實時感知數(shu)據(ju)(ju)，其中不乏國家重要(yao)(yao)行業的(de)(de)敏感數(shu)據(ju)(ju)，物(wu)聯網系(xi)(xi)統(tong)中的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)安(an)全保障是(shi)物(wu)聯網健康發(fa)展的(de)(de)重要(yao)(yao)基礎。在數(shu)據(ju)(ju)采集(ji)與數(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)輸安(an)全方面，感知層節點設備通常(chang)結構簡(jian)單、資源十(shi)分(fen)受限，無法支(zhi)持(chi)傳(chuan)統(tong)復(fu)雜的(de)(de)安(an)全功能，為此OneOS針對物(wu)聯網數(shu)據(ju)(ju)安(an)全的(de)(de)新(xin)特點和新(xin)要(yao)(yao)求，研發(fa)出了(le)更小更快的(de)(de)加密套件和安(an)全傳(chuan)輸協(xie)議棧，為物(wu)聯網終端提供全面的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)安(an)全防護手段。
首先(xian)，在終(zhong)(zhong)(zhong)端數(shu)據(ju)保護方面，OneOS安全(quan)團(tuan)隊自研輕(qing)量級(ji)的國(guo)(guo)產商用(yong)密碼SM系列(lie)算(suan)(suan)法套(tao)件，國(guo)(guo)密SM系列(lie)算(suan)(suan)法由我國(guo)(guo)自主設(she)(she)(she)計，通過國(guo)(guo)家密碼局的認定的通用(yong)算(suan)(suan)法。同時針(zhen)對(dui)物聯網終(zhong)(zhong)(zhong)端小資源(yuan)的特(te)點(dian)進行(xing)了專門(men)的優化設(she)(she)(she)計，大(da)(da)大(da)(da)減少了套(tao)件本身對(dui)終(zhong)(zhong)(zhong)端資源(yuan)的占用(yong)，在同等硬件環境(jing)下，OneOS國(guo)(guo)密算(suan)(suan)法套(tao)件資源(yuan)占用(yong)可減少34%，而(er)加密效(xiao)率可提(ti)升30%，大(da)(da)大(da)(da)降低(di)了終(zhong)(zhong)(zhong)端設(she)(she)(she)備資源(yuan)壓(ya)力，可以為更(geng)廣泛的設(she)(she)(she)備提(ti)供數(shu)據(ju)保護。
其次(ci)，OneOS內核安全(quan)和(he)系統(tong)(tong)安全(quan)等經過中(zhong)國網絡安全(quan)審查技術(shu)與認證中(zhong)心的評估，獲得了(le)國內物聯網操(cao)作(zuo)系統(tong)(tong)領域首張IT產品信息安全(quan)分級(ji)EAL4+認證證書，填補(bu)了(le)國內物聯網實時操(cao)作(zuo)系統(tong)(tong)安全(quan)技術(shu)標準的空白。
再次，在(zai)可靠性上(shang)，OneOS通(tong)過了IEC 61508 SIL3認(ren)證(zheng)，該(gai)標準認(ren)證(zheng)是判定物聯(lian)網操(cao)作(zuo)系(xi)統是否具(ju)備“高可靠RTOS”的權威標志(zhi)，標志(zhi)著OneOS具(ju)備了進入生產(chan)制造(zao)、工業控制等行業的必備基礎。同時(shi)，企業和開發者在(zai)使用OneOS開發軟(ruan)件產(chan)品時(shi)，不(bu)僅在(zai)基礎系(xi)統的可靠性上(shang)有了強力保障，而且還可以更加快速(su)地通(tong)過相關領域(yu)的安全認(ren)證(zheng)，加速(su)產(chan)品行業準入和上(shang)市銷售(shou)的節奏。
堅持技術開源，打造全產業生態體系
目前，OneOS在系統源碼、開(kai)源社區、開(kai)發(fa)工具等方(fang)面(mian)，為開(kai)發(fa)者提(ti)供全(quan)面(mian)的技(ji)術支(zhi)持(chi)服務，幫助合(he)(he)作(zuo)伙伴打通中(zhong)國移動物聯網產(chan)品庫、IoT商城等多(duo)方(fang)渠道。中(zhong)移物聯攜(xie)手合(he)(he)作(zuo)伙伴，通過舉辦技(ji)術沙龍(long)、聯盟(meng)推廣、行業(ye)(ye)展會(hui)、媒(mei)體宣傳等多(duo)種形式共建生態。同(tong)時，通過與高校緊密合(he)(he)作(zuo)，以聯合(he)(he)實驗(yan)室、大(da)學生專題賽、高校公開(kai)課等多(duo)種方(fang)式，為企業(ye)(ye)開(kai)發(fa)者和個人(ren)開(kai)發(fa)者提(ti)供全(quan)方(fang)面(mian)、多(duo)維度(du)的服務。OneOS 已服務350+合(he)(he)作(zuo)伙伴，實現3000萬(wan)應用裝機。
當前，“自(zi)主可(ke)控”已成為(wei)我(wo)(wo)國(guo)(guo)科(ke)技發(fa)展的(de)主旋律(lv)之一。作為(wei)我(wo)(wo)國(guo)(guo)對國(guo)(guo)產自(zi)主物(wu)聯(lian)網(wang)操(cao)作系(xi)統的(de)探索和實踐，OneOS對整(zheng)個物(wu)聯(lian)網(wang)產業來說意(yi)(yi)義(yi)重(zhong)(zhong)大(da)。從嵌入式操(cao)作系(xi)統到物(wu)聯(lian)網(wang)操(cao)作系(xi)統，國(guo)(guo)外已發(fa)展四十余年，積累了深厚的(de)技術能力(li)和產業生態(tai)，并占(zhan)據(ju)我(wo)(wo)國(guo)(guo)操(cao)作系(xi)統絕大(da)部分市場(chang)份(fen)額。核(he)心技術受制于(yu)人(ren)，不僅在(zai)經濟(ji)上付出很大(da)代(dai)(dai)價(jia)，而且存在(zai)嚴重(zhong)(zhong)的(de)“卡(ka)脖(bo)子”風險。OneOS內核(he)代(dai)(dai)碼(ma)自(zi)主率(lv)達到100%，核(he)心軟件自(zi)主可(ke)控意(yi)(yi)義(yi)重(zhong)(zhong)大(da)，補足了我(wo)(wo)國(guo)(guo)在(zai)物(wu)聯(lian)網(wang)操(cao)作系(xi)統領域的(de)技術短板，對保(bao)障國(guo)(guo)內物(wu)聯(lian)網(wang)產業鏈安全做出了積極貢獻。
但(dan)我國物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網操(cao)作(zuo)系(xi)統仍面(mian)臨頂層設(she)計(ji)缺乏整體(ti)設(she)計(ji)、關鍵核(he)心能力積累不足、體(ti)系(xi)建(jian)立薄(bo)弱等發(fa)展瓶(ping)頸問題(ti)依然存(cun)在。李蒙表示，未來OneOS將持續加大(da)對(dui)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網操(cao)作(zuo)系(xi)統的(de)(de)研發(fa)投入力度，攜手(shou)行業(ye)(ye)推動標準制定，聯(lian)(lian)合產業(ye)(ye)鏈上(shang)下游共同構(gou)建(jian)技術和生態體(ti)系(xi)，打通技術與(yu)應用(yong)之間的(de)(de)“最(zui)后一(yi)公(gong)里”，提(ti)升國產操(cao)作(zuo)系(xi)統市場占有率，打造基于(yu)國產物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網操(cao)作(zuo)系(xi)統的(de)(de)全產業(ye)(ye)生態體(ti)系(xi)。
正值(zhi)中國移動(dong)全(quan)球(qiu)合作(zuo)(zuo)伙(huo)伴大(da)(da)會(hui)的(de)(de)十年之(zhi)際(ji)，李蒙暢(chang)想了國產(chan)物(wu)聯(lian)網操作(zuo)(zuo)系(xi)統的(de)(de)未(wei)(wei)來(lai)發展(zhan)(zhan)方向：物(wu)聯(lian)網操作(zuo)(zuo)系(xi)統打造全(quan)場景(jing)生態體系(xi)是(shi)未(wei)(wei)來(lai)的(de)(de)大(da)(da)勢(shi)所趨，面臨的(de)(de)場景(jing)將會(hui)更(geng)為復(fu)雜，設備種類更(geng)多，因此國產(chan)物(wu)聯(lian)網操作(zuo)(zuo)系(xi)統也需要更(geng)強的(de)(de)協(xie)同作(zuo)(zuo)業能力(li);技(ji)術上(shang)，物(wu)聯(lian)網操作(zuo)(zuo)系(xi)統的(de)(de)發展(zhan)(zhan)將會(hui)趨于依托(tuo)智能硬件，以嵌(qian)入(ru)式、微內核為基礎打造以人為中心，按場景(jing)把不同智能終端通過(guo)一(yi)個(ge)操作(zuo)(zuo)系(xi)統組建成一(yi)個(ge)超級終端，為智能全(quan)場景(jing)帶來(lai)不同體驗，同時收集并處理海量數據。未(wei)(wei)來(lai)，我們將持(chi)續秉承開(kai)源(yuan)、開(kai)放、中立的(de)(de)原(yuan)則，堅持(chi)技(ji)術開(kai)源(yuan)、生態協(xie)同，與廣大(da)(da)合作(zuo)(zuo)伙(huo)伴共同構建產(chan)業生態繁(fan)榮(rong)。
