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(yong)戶(hu)(hu)數(shu)達到10億(yi)，全(quan)面實現(xian)了物聯網(wang)用(yong)戶(hu)(hu)數(shu)超(chao)過人(ren)聯網(wang)客戶(hu)(hu)數(shu)，正式邁入“物超(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。李蒙分(fen)析，從物聯網(wang)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)特征看，市(shi)場需要整體的(de)解決方案，而各(ge)領域(yu)垂直行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)存在天然專業(ye)(ye)(ye)壁壘，一家(jia)操作系統(tong)不可能獨占所有(you)(you)細分(fen)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)，在擅長(chang)的(de)細分(fen)領域(yu)耕耘，具有(you)(you)很大市(shi)場空(kong)間。物聯網(wang)操作系統(tong)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)參(can)與企(qi)業(ye)(ye)(ye)眾多，但(dan)都各(ge)自為戰，行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)發展分(fen)散，各(ge)家(jia)市(shi)場占有(you)(you)率(lv)均比較低(di)，遠未形(xing)成壟斷(duan)巨頭，行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)收斂(lian)是長(chang)期過(guo)程，各(ge)家(jia)操作系統(tong)均有(you)(you)機會成為市(shi)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(liu)CPU架構，兼容POSIX、CMSIS等標準接口，并支持現在熱(re)門的Micropython語言開發(fa)，提(ti)供圖形化開發(fa)工具(ju)，能(neng)夠有(you)效提(ti)高開發(fa)效率并降低開發(fa)成本(ben)，幫助(zhu)客(ke)戶(hu)開發(fa)穩定可靠、安全易用的物聯網應(ying)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年正式啟動(dong)，當時海內外市場環境復雜多變，科(ke)技(ji)受制于人(ren)、核心(xin)卡脖子問題(ti)經(jing)常發生(sheng)，技(ji)術自(zi)立(li)(li)自(zi)強迫在眉睫。中(zhong)(zhong)移(yi)物聯作(zuo)為(wei)中(zhong)(zhong)國(guo)移(yi)動(dong)集團專(zhuan)業(ye)全(quan)資子公司，多年來在物聯網(wang)建(jian)設和終端、平臺側研(yan)發能力有(you)深厚的積累，適時推出一款開(kai)源中(zhong)(zhong)立(li)(li)、服務產(chan)業(ye)的物聯網(wang)操作(zuo)系(xi)統，既是響(xiang)應國(guo)家自(zi)主可控(kong)政策(ce)，更是服務物聯網(wang)產(chan)業(ye)需(xu)求。
OneOS操作系統(tong)采用分層(ceng)架(jia)構設計，主體由驅動、內核(he)、組件、安全(quan)框架(jia)組成。通過代碼模塊(kuai)化(hua)設計，系統(tong)具備極高的(de)(de)(de)可(ke)伸縮性，可(ke)結合垂(chui)直行(xing)業應用靈活(huo)裁(cai)剪。OneOS內核(he)采用極簡設計思(si)路，在減(jian)少資源開(kai)銷的(de)(de)(de)情況下兼(jian)具優秀(xiu)的(de)(de)(de)實時響(xiang)應特征，支(zhi)持多任(ren)務管理調度(du)，提供(gong)(gong)豐(feng)富的(de)(de)(de)IPC策(ce)略，如信(xin)號量、互斥(chi)量、消(xiao)息隊列、郵箱等，提供(gong)(gong)高效可(ke)靠(kao)的(de)(de)(de)RTOS內核(he)支(zhi)撐(cheng)。
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、工業控制等行業領域。
TERRITORY.01
在消費電子領域，我們與長虹(hong)、康佳、幾(ji)米、迪沃(wo)、國家高端智能化(hua)家用電器創(chuang)新中(zhong)心等企業建(jian)立(li)緊密的合作(zuo)。以智慧學(xue)生卡為例，OneOS適配幾(ji)米物聯4G Cat.1芯(xin)片(pian)的學(xue)生卡，屏蔽芯(xin)片(pian)硬件差異，實現規模出(chu)貨(huo);康佳阿斐亞空氣(qi)炸鍋搭載(zai)OneOS WiFi模組，提供OTA等能力，已上線中(zhong)移IoT商城(cheng)。
TERRITORY.02
在智(zhi)慧城市建(jian)設領域，OneOS與(yu)大華、金卡(ka)、前(qian)衛、京龍睿信等(deng)企業(ye)在安(an)防(fang)、能(neng)源表(biao)計、門鎖門磁等(deng)許多產(chan)品實現規模裝機(ji)。例如，與(yu)浙(zhe)江大華成立聯合實驗室，打造軟(ruan)件定(ding)義安(an)防(fang)標準，OneOS裝載在智(zhi)能(neng)門磁上實現量(liang)產(chan);與(yu)杭州拿云基于OneOS低(di)功耗、遠程OTA等(deng)能(neng)力組件，在智(zhi)能(neng)煙感(gan)上量(liang)產(chan)出貨。
TERRITORY.03
在工(gong)業控制領域，我們與Codesys、威卡(ka)、中控(kong)、大方、芯(xin)馳、飛(fei)凌(ling)、研智科技、徐工(gong)集團、三一(yi)重工(gong)等(deng)合作緊密。與蘇(su)州大方基于OneOS開發國產(chan)化特(te)種(zhong)車輛ECU產(chan)品(pin)，替代(dai)現有國外(wai)芯(xin)片+OS的方案(an);在(zai)寧波中控(kong)微工(gong)業芯(xin)片原生(sheng)系統中，OneOS在(zai)其PLC產(chan)品(pin)及相關項目上(shang)全面應用。
中國移(yi)動OneOS自啟(qi)動以來一步一個臺階，2020年發(fa)布(bu)了(le)極簡內核的(de)(de)1.0版本(ben);2021年發(fa)布(bu)了(le)滿足(zu)功能安(an)全(quan)和(he)(he)信(xin)息(xi)安(an)全(quan)要求的(de)(de)2.0版本(ben)，系統的(de)(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)(he)可靠性(xing)實現(xian)了(le)關鍵突破;期(qi)間通過了(le)IEC 61508、EAL 4+多項(xiang)權威認證，獲得了(le)世界物(wu)(wu)聯網博覽會創(chuang)新(xin)(xin)獎，入選了(le)世界互聯網領先科(ke)技(ji)成(cheng)果(guo)(guo)和(he)(he)工信(xin)部物(wu)(wu)聯網示范項(xiang)目，今(jin)年還入選了(le)中央(yang)企(qi)業科(ke)技(ji)創(chuang)新(xin)(xin)成(cheng)果(guo)(guo)推薦目錄和(he)(he)物(wu)(wu)聯網十大(da)技(ji)術創(chuang)新(xin)(xin)工程。日前發(fa)布(bu)的(de)(de)OneOS3.0是長周(zhou)期(qi)支(zhi)持版本(ben)，作為(wei)LTS版本(ben)，經歷了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)和(he)(he)深(shen)入的(de)(de)測(ce)試，包含了(le)大(da)量安(an)全(quan)積(ji)累和(he)(he)穩定性(xing)改進，李蒙表示，將對其保(bao)持長周(zhou)期(qi)的(de)(de)維(wei)護與技(ji)術支(zhi)持。
OneOS 3.0內核升級，安全可靠性大大提高
對于操作系統(tong)來(lai)說，內核(he)是最核(he)心、最重要的部分。
相比以前的(de)版本，OneOS 3.0版本的(de)內核功能以及性能有哪些(xie)提升？
李蒙跟我們分(fen)享了(le)OneOS迭代升級的(de)(de)核心思(si)路：OneOS采用可(ke)搶占(zhan)式的(de)(de)實(shi)時輕量級內核。在(zai)2.0版本上(shang)，已(yi)經實(shi)現了(le)高(gao)效(xiao)的(de)(de)任(ren)(ren)務(wu)管理(li)和調度，實(shi)現了(le)任(ren)(ren)務(wu)同步和通(tong)信。支(zhi)持多種內存分(fen)配(pei)算法，以適應不同應用場(chang)景(jing)。到了(le)3.0版本，內核功(gong)能將進(jin)一步豐(feng)富。首先，支(zhi)持對稱多處理(li)器平(ping)臺(tai)，幫(bang)助高(gao)級應用提高(gao)運行(xing)效(xiao)率;支(zhi)持CPU親和度模型(xing)，以提高(gao)任(ren)(ren)務(wu)執行(xing)效(xiao)率，避免(mian)CPU進(jin)行(xing)上(shang)下文切換，浪費(fei)不必要的(de)(de)性(xing)能;支(zhi)持MPU隔(ge)離保護(hu)，實(shi)現內核態訪問(wen)空間(jian)和用戶態訪問(wen)空間(jian)的(de)(de)隔(ge)離，關(guan)鍵數(shu)據區禁止篡改，代碼段保護(hu)，提高(gao)系統(tong)的(de)(de)安全性(xing)可(ke)靠性(xing);增加了(le)可(ke)維可(ke)測功(gong)能，比如IPC跟蹤(zong)、中斷檢(jian)測、任(ren)(ren)務(wu)軌跡跟蹤(zong)、伙伴監控等，幫(bang)助開發人員檢(jian)測系統(tong)狀態、快速(su)分(fen)析問(wen)題。
同(tong)(tong)時，內核(he)(he)性能也(ye)進一(yi)步提升。在(zai)Cortex-M4平臺上(shang)，任(ren)務(wu)(wu)切(qie)換小(xiao)(xiao)于(yu)3us，中(zhong)斷(duan)響應最大時延小(xiao)(xiao)于(yu)6us，任(ren)務(wu)(wu)同(tong)(tong)步小(xiao)(xiao)于(yu)2.4us，任(ren)務(wu)(wu)通信小(xiao)(xiao)于(yu)6.3us。在(zai)多核(he)(he)Cortex-A9平臺上(shang)，核(he)(he)間(jian)任(ren)務(wu)(wu)同(tong)(tong)步小(xiao)(xiao)于(yu)1.3us，核(he)(he)間(jian)任(ren)務(wu)(wu)通信小(xiao)(xiao)于(yu)2.0us。任(ren)務(wu)(wu)調度時間(jian)復雜度，在(zai)主流RTOS系統中(zhong)名(ming)列(lie)前茅。
安(an)全可靠是實(shi)現萬物互聯的基石，操作系統的安(an)全性(xing)和防護能力對用戶來(lai)說也至關(guan)重要。
OneOS在保障安全可靠方面有何新突破？
李蒙(meng)表示，物聯(lian)網作為國家新型關鍵基(ji)礎設施，系(xi)統(tong)(tong)中的(de)數(shu)(shu)據大多是具(ju)體應用場景中的(de)實(shi)時感(gan)知數(shu)(shu)據，其中不(bu)乏國家重(zhong)要(yao)(yao)行業(ye)的(de)敏(min)感(gan)數(shu)(shu)據，物聯(lian)網系(xi)統(tong)(tong)中的(de)數(shu)(shu)據安全(quan)保障(zhang)是物聯(lian)網健康發(fa)(fa)展的(de)重(zhong)要(yao)(yao)基(ji)礎。在數(shu)(shu)據采集與(yu)數(shu)(shu)據傳輸安全(quan)方(fang)面，感(gan)知層節點(dian)設備通常(chang)結構簡單、資源(yuan)十分受限，無法支持傳統(tong)(tong)復雜的(de)安全(quan)功能，為此(ci)OneOS針對物聯(lian)網數(shu)(shu)據安全(quan)的(de)新特點(dian)和新要(yao)(yao)求，研發(fa)(fa)出(chu)了(le)更(geng)小更(geng)快(kuai)的(de)加密(mi)套件(jian)和安全(quan)傳輸協議棧(zhan)，為物聯(lian)網終端提供全(quan)面的(de)數(shu)(shu)據安全(quan)防護手段(duan)。
首(shou)先，在(zai)終端數據保(bao)(bao)護方(fang)面，OneOS安全團隊自研輕(qing)量級的(de)(de)(de)國產商(shang)用(yong)密(mi)(mi)(mi)碼SM系列算(suan)(suan)法(fa)套(tao)(tao)件，國密(mi)(mi)(mi)SM系列算(suan)(suan)法(fa)由我國自主設計，通過國家密(mi)(mi)(mi)碼局的(de)(de)(de)認定的(de)(de)(de)通用(yong)算(suan)(suan)法(fa)。同時針對(dui)物聯(lian)網終端小資(zi)源(yuan)的(de)(de)(de)特點(dian)進(jin)行了(le)專門的(de)(de)(de)優化設計，大(da)(da)大(da)(da)減少了(le)套(tao)(tao)件本身對(dui)終端資(zi)源(yuan)的(de)(de)(de)占用(yong)，在(zai)同等硬(ying)件環(huan)境(jing)下，OneOS國密(mi)(mi)(mi)算(suan)(suan)法(fa)套(tao)(tao)件資(zi)源(yuan)占用(yong)可(ke)減少34%，而加密(mi)(mi)(mi)效率可(ke)提升30%，大(da)(da)大(da)(da)降低了(le)終端設備資(zi)源(yuan)壓力，可(ke)以為更廣泛的(de)(de)(de)設備提供數據保(bao)(bao)護。
其次，OneOS內核安(an)(an)全和系(xi)統安(an)(an)全等經過中國(guo)網絡安(an)(an)全審查技(ji)術與認證中心的評(ping)估(gu)，獲得了國(guo)內物(wu)聯網操(cao)作系(xi)統領域(yu)首張(zhang)IT產品(pin)信(xin)息安(an)(an)全分(fen)級EAL4+認證證書，填(tian)補了國(guo)內物(wu)聯網實時操(cao)作系(xi)統安(an)(an)全技(ji)術標(biao)準的空白。
再次，在可靠(kao)性上，OneOS通過了IEC 61508 SIL3認證，該標準(zhun)認證是判定物聯網操作系(xi)統是否具(ju)備“高(gao)可靠(kao)RTOS”的權威標志，標志著(zhu)OneOS具(ju)備了進入生產(chan)制造、工業(ye)控(kong)制等行業(ye)的必(bi)備基礎。同時，企業(ye)和(he)開(kai)發者在使用OneOS開(kai)發軟件產(chan)品時，不僅在基礎系(xi)統的可靠(kao)性上有了強(qiang)力保障，而且還可以更加快(kuai)速地通過相關領域的安全(quan)認證，加速產(chan)品行業(ye)準(zhun)入和(he)上市銷售(shou)的節奏(zou)。
堅持技術開源，打造全產業生態體系
目前，OneOS在系統源(yuan)(yuan)碼、開(kai)(kai)源(yuan)(yuan)社區、開(kai)(kai)發(fa)工具(ju)等方(fang)(fang)面(mian)，為開(kai)(kai)發(fa)者提(ti)供全面(mian)的(de)技(ji)術(shu)支持服(fu)務，幫助合(he)作伙伴(ban)打通中國移(yi)動物(wu)聯網產品庫、IoT商城等多方(fang)(fang)渠(qu)道(dao)。中移(yi)物(wu)聯攜(xie)手合(he)作伙伴(ban)，通過(guo)舉辦技(ji)術(shu)沙龍(long)、聯盟推廣、行業展會(hui)、媒(mei)體宣(xuan)傳等多種形式共建生(sheng)態。同時，通過(guo)與高(gao)校(xiao)緊密合(he)作，以聯合(he)實驗室、大學生(sheng)專題(ti)賽、高(gao)校(xiao)公開(kai)(kai)課等多種方(fang)(fang)式，為企業開(kai)(kai)發(fa)者和個人開(kai)(kai)發(fa)者提(ti)供全方(fang)(fang)面(mian)、多維度的(de)服(fu)務。OneOS 已(yi)服(fu)務350+合(he)作伙伴(ban)，實現3000萬應用裝(zhuang)機。
當前，“自(zi)主(zhu)可控”已成為我國(guo)(guo)(guo)科(ke)技發展的(de)(de)主(zhu)旋律(lv)之一。作為我國(guo)(guo)(guo)對(dui)國(guo)(guo)(guo)產自(zi)主(zhu)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)探索和(he)實踐，OneOS對(dui)整(zheng)個物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)產業(ye)來說意義(yi)重大。從(cong)嵌入(ru)式操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)到(dao)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)，國(guo)(guo)(guo)外已發展四十余年，積(ji)累了(le)(le)(le)深厚的(de)(de)技術能力和(he)產業(ye)生態，并占據我國(guo)(guo)(guo)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)絕(jue)大部分(fen)市場份額。核(he)心技術受(shou)制(zhi)于(yu)人，不僅在(zai)經(jing)濟(ji)上付(fu)出(chu)很大代(dai)價，而(er)且(qie)存(cun)在(zai)嚴重的(de)(de)“卡脖(bo)子(zi)”風險。OneOS內核(he)代(dai)碼自(zi)主(zhu)率達到(dao)100%，核(he)心軟件自(zi)主(zhu)可控意義(yi)重大，補足了(le)(le)(le)我國(guo)(guo)(guo)在(zai)物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)操(cao)作系(xi)統(tong)(tong)領(ling)域(yu)的(de)(de)技術短板，對(dui)保障國(guo)(guo)(guo)內物(wu)(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)產業(ye)鏈安(an)全做出(chu)了(le)(le)(le)積(ji)極貢獻(xian)。
但我(wo)國(guo)物聯網操(cao)作系(xi)(xi)(xi)統仍(reng)面臨頂層(ceng)設計缺乏(fa)整體設計、關鍵核心能力(li)積(ji)累不(bu)足、體系(xi)(xi)(xi)建立薄弱等(deng)發(fa)展瓶(ping)頸問題依然存在。李(li)蒙表示，未來OneOS將(jiang)持續(xu)加(jia)大對物聯網操(cao)作系(xi)(xi)(xi)統的(de)研發(fa)投入(ru)力(li)度(du)，攜手行業推動(dong)標準制定，聯合產(chan)(chan)業鏈上下(xia)游(you)共同構建技(ji)術和生態體系(xi)(xi)(xi)，打通技(ji)術與應用(yong)之間(jian)的(de)“最(zui)后(hou)一公里”，提升國(guo)產(chan)(chan)操(cao)作系(xi)(xi)(xi)統市場占有率，打造基于國(guo)產(chan)(chan)物聯網操(cao)作系(xi)(xi)(xi)統的(de)全(quan)產(chan)(chan)業生態體系(xi)(xi)(xi)。
正(zheng)值中國(guo)移動(dong)全球合作(zuo)(zuo)伙伴大(da)會(hui)的(de)(de)(de)十年之際，李蒙(meng)暢(chang)想了國(guo)產物聯(lian)網(wang)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統的(de)(de)(de)未來(lai)(lai)發(fa)展(zhan)方向：物聯(lian)網(wang)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統打(da)造全場(chang)景生態體系(xi)是未來(lai)(lai)的(de)(de)(de)大(da)勢所趨，面臨的(de)(de)(de)場(chang)景將會(hui)更為(wei)(wei)(wei)復雜，設備種(zhong)類更多，因(yin)此國(guo)產物聯(lian)網(wang)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統也需要(yao)更強的(de)(de)(de)協同(tong)作(zuo)(zuo)業能(neng)(neng)力;技術上，物聯(lian)網(wang)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)將會(hui)趨于依托(tuo)智能(neng)(neng)硬件，以嵌(qian)入(ru)式、微內(nei)核為(wei)(wei)(wei)基礎打(da)造以人為(wei)(wei)(wei)中心，按場(chang)景把不(bu)同(tong)智能(neng)(neng)終端(duan)(duan)通過(guo)一(yi)個操(cao)(cao)(cao)作(zuo)(zuo)系(xi)統組建(jian)成一(yi)個超(chao)級終端(duan)(duan)，為(wei)(wei)(wei)智能(neng)(neng)全場(chang)景帶來(lai)(lai)不(bu)同(tong)體驗，同(tong)時收(shou)集并處(chu)理海(hai)量數據。未來(lai)(lai)，我們將持續秉承開(kai)源(yuan)、開(kai)放、中立的(de)(de)(de)原則，堅(jian)持技術開(kai)源(yuan)、生態協同(tong)，與廣大(da)合作(zuo)(zuo)伙伴共同(tong)構建(jian)產業生態繁榮。
