操作系統(tǒng)課件(第8章 物聯(lián)網操作系統(tǒng))VIP

1、徐小龍/WindowsLinuxMac OSOpenStackAndroidLinux物聯(lián)網操作系統(tǒng)本講內容1. 物聯(lián)網基本概念物聯(lián)網基本概念2. 物聯(lián)網軟件系統(tǒng)物聯(lián)網軟件系統(tǒng)3. 典型典型IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)物聯(lián)網基本概念物聯(lián)網（物聯(lián)網（Internet of ThingsInternet of Things，IoTIoT）通過智能感知、識）通過智能感知、識別別技術以及與技術以及與云計算、普適計算、泛在網絡的融合應用，云計算、普適計算、泛在網絡的融合應用，實現(xiàn)萬物互聯(lián)實現(xiàn)萬物互聯(lián)物聯(lián)網物聯(lián)網本質上是本質上是一一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網互聯(lián)網，廣

2、泛應用廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、防災救災、安保與軍事等防災救災、安保與軍事等領域領域物聯(lián)網基本概念美國提出信息物理系統(tǒng)美國提出信息物理系統(tǒng)CPS研究研究計劃計劃歐盟歐盟提出嵌入提出嵌入智能與智能與系統(tǒng)系統(tǒng)ARTMEIS研究研究計劃計劃中國中國提出提出“感知中國感知中國”國家國家戰(zhàn)略戰(zhàn)略物聯(lián)網基本概念應用層應用層遠程遠程監(jiān)控監(jiān)控異地異地醫(yī)療醫(yī)療環(huán)境環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測智能智能家居家居資源資源探測探測信息信息檢索檢索其它其它應用應用處理層處理層云計算云計算邊緣邊緣計算計算移動移動計算計算其它計算技術其它計算技術傳輸層傳輸層無線傳感網無線傳感網互聯(lián)網互聯(lián)網移

3、動網絡移動網絡局域網局域網廣電網絡廣電網絡傳感層傳感層智能終端智能終端RFID設備設備 傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點網關設備網關設備移動設備移動設備物聯(lián)網基本概念無線傳感器網絡無線傳感器網絡Internet、衛(wèi)星、衛(wèi)星或移動通信網絡或移動通信網絡等等匯聚節(jié)點匯聚節(jié)點監(jiān)測區(qū)域監(jiān)測區(qū)域傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點任務管理中心任務管理中心物聯(lián)網基本概念無線傳感器網絡無線傳感器網絡無線傳感網是物聯(lián)網的重要組成部分無線傳感網是物聯(lián)網的重要組成部分由大量低成本且具有由大量低成本且具有信息感知、數據處理和無線信息感知、數據處理和無線通信能力的傳感器通信能力的傳感器節(jié)點構成節(jié)點構成獨立于基站或移動路由器等基礎通信設施，通過獨

4、立于基站或移動路由器等基礎通信設施，通過分布式協(xié)議自組成網絡分布式協(xié)議自組成網絡物聯(lián)網基本概念傳感器傳感器物聯(lián)網基本概念傳感器傳感器敏感元件：傳感器敏感元件：傳感器中能直接中能直接感受環(huán)境信息的感受環(huán)境信息的組件組件轉換元件：將轉換元件：將敏感元件感受到的環(huán)境信息轉換成敏感元件感受到的環(huán)境信息轉換成適合于傳輸或測量的電信號組件適合于傳輸或測量的電信號組件信號轉換調理電路：對信號進行調理信號轉換調理電路：對信號進行調理與轉換、放與轉換、放大、運算與大、運算與調制以便顯示調制以便顯示和參與控制和參與控制物聯(lián)網基本概念傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點包含傳感器，是更為復雜傳感器節(jié)點包含傳感器，是更為復

5、雜的、微型的嵌入式的、微型的嵌入式系統(tǒng)系統(tǒng)具有感知能力，還具備處理能力、存儲能力具有感知能力，還具備處理能力、存儲能力和通信和通信能力能力，但，但能力較弱，需要電池能力較弱，需要電池供電供電兼顧終端兼顧終端和和路由雙重路由雙重功能功能，進行本地，進行本地信息信息收集和收集和數據處理，對數據處理，對其它其它節(jié)點發(fā)節(jié)點發(fā)來的數據來的數據進行存儲、管理和進行存儲、管理和融合處理融合處理物聯(lián)網基本概念傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點物聯(lián)網基本概念傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點物聯(lián)網基本概念傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點物聯(lián)網基本概念傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點物聯(lián)網基本概念傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點物聯(lián)網操作系統(tǒng)本講內容1. 物聯(lián)網基本概念物聯(lián)網

6、基本概念2. 物聯(lián)網軟件系統(tǒng)物聯(lián)網軟件系統(tǒng)3. 典型典型IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)物聯(lián)網軟件系統(tǒng)物聯(lián)網軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)層主要包含物聯(lián)網層主要包含物聯(lián)網操作系統(tǒng)，提供操作系統(tǒng)，提供資資源管理功能、硬件訪問接口和任務執(zhí)行環(huán)境源管理功能、硬件訪問接口和任務執(zhí)行環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)服務層包括網絡通信協(xié)議、能量管理、定服務層包括網絡通信協(xié)議、能量管理、定位與定時功能等位與定時功能等，為，為應用提供所需的系統(tǒng)服務應用提供所需的系統(tǒng)服務應用層應用層實現(xiàn)對來自多個實現(xiàn)對來自多個設備節(jié)點設備節(jié)點的數據融合以的數據融合以及面向特定應用任務提供所需的功能及面向特定應用任務提供所需的功能物聯(lián)網軟件系統(tǒng) IoT操作系統(tǒng)操作

7、系統(tǒng)物聯(lián)網系統(tǒng)中物聯(lián)網系統(tǒng)中存在異構存在異構計算計算節(jié)點節(jié)點, ,設備設備類型多種多類型多種多樣，計算、存儲、通信、續(xù)航能力各不相同，面樣，計算、存儲、通信、續(xù)航能力各不相同，面向的應用領域也差異極大向的應用領域也差異極大物聯(lián)網操作系統(tǒng)作為物聯(lián)網操作系統(tǒng)作為基礎軟件基礎軟件平臺，必須平臺，必須能適應能適應復雜復雜的硬件環(huán)境，才能管理好各種資源的硬件環(huán)境，才能管理好各種資源，為，為各種各種層出不窮層出不窮的物的物聯(lián)網應用的開發(fā)和運行提供支撐聯(lián)網應用的開發(fā)和運行提供支撐物聯(lián)網軟件系統(tǒng) IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)微微內核內核設計：減少設計：減少內核代碼量，充分模塊化，增內核代碼量，充分模塊化，增強內核可

8、裁剪性、可靠性和可移植性，以適應異強內核可裁剪性、可靠性和可移植性，以適應異構的硬件平臺，特別適配性能受限的嵌入式構的硬件平臺，特別適配性能受限的嵌入式設備設備系統(tǒng)系統(tǒng)實時性實時性強：很多強：很多物聯(lián)網應用要求系統(tǒng)具備實物聯(lián)網應用要求系統(tǒng)具備實時性，時性，包括中斷包括中斷響應實時響應實時性、任務性、任務調度實時調度實時性性物聯(lián)網軟件系統(tǒng) IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)功能功能擴展性擴展性強：統(tǒng)一強：統(tǒng)一定義接口和規(guī)范，定義接口和規(guī)范，方便系統(tǒng)方便系統(tǒng)增加新功能增加新功能、提供新的硬件、提供新的硬件支持，采用支持，采用靈活設備靈活設備管理策略，方便動態(tài)加載設備驅動程序等管理策略，方便動態(tài)加載設備驅動程序

9、等模塊模塊高安全可靠性：很多物聯(lián)網應用系統(tǒng)要求系統(tǒng)足高安全可靠性：很多物聯(lián)網應用系統(tǒng)要求系統(tǒng)足夠安全、可靠，能夠容忍系統(tǒng)異常、故障，抵御夠安全、可靠，能夠容忍系統(tǒng)異常、故障，抵御各類惡意攻擊各類惡意攻擊物聯(lián)網軟件系統(tǒng) IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)綠色綠色高高能效：物能效：物聯(lián)網聯(lián)網系統(tǒng)消耗大量能源，設備需系統(tǒng)消耗大量能源，設備需要具備較強的要具備較強的電源續(xù)航能力電源續(xù)航能力，需要系統(tǒng)對能源有，需要系統(tǒng)對能源有效管理，最大限度效管理，最大限度降低能耗，提升降低能耗，提升能效能效遠程遠程監(jiān)控監(jiān)控配置：物配置：物聯(lián)網聯(lián)網系統(tǒng)需要遠程對設備系統(tǒng)需要遠程對設備、節(jié)節(jié)點進行點進行性能監(jiān)控、參數配置、功能開關、

10、系統(tǒng)升性能監(jiān)控、參數配置、功能開關、系統(tǒng)升級和故障診斷級和故障診斷等等物聯(lián)網軟件系統(tǒng) IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)豐富豐富網絡協(xié)議網絡協(xié)議棧：支持棧：支持完善的豐富網絡通信協(xié)議完善的豐富網絡通信協(xié)議棧棧，實現(xiàn)，實現(xiàn)XMLXML標準化數據格式標準化數據格式解析，支持解析，支持不同協(xié)議不同協(xié)議間的相互間的相互轉換轉換多模態(tài)多模態(tài)用戶用戶界面：支持界面：支持語音、手勢、文本、觸摸語音、手勢、文本、觸摸等多模態(tài)方式完成用戶和設備的等多模態(tài)方式完成用戶和設備的交互交互，提升提升交互交互的效率，縮短響應的的效率，縮短響應的時間時間物聯(lián)網軟件系統(tǒng) IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)豐富豐富開發(fā)開發(fā)接口：提供接口：提供完善的開

11、發(fā)接口和便捷成熟完善的開發(fā)接口和便捷成熟的開發(fā)工具，支持多種編程語言，的開發(fā)工具，支持多種編程語言，實現(xiàn)多實現(xiàn)多語言多語言多設備編譯，方便第三方開發(fā)人員快速開發(fā)出所需設備編譯，方便第三方開發(fā)人員快速開發(fā)出所需的應用系統(tǒng)的應用系統(tǒng)，實現(xiàn)，實現(xiàn)迭代開發(fā)，以適應快速發(fā)展變迭代開發(fā)，以適應快速發(fā)展變化的物聯(lián)網應用化的物聯(lián)網應用場景；提供場景；提供應用的遠程下載、遠應用的遠程下載、遠程調試工具等，支撐開發(fā)全程調試工具等，支撐開發(fā)全過程過程物聯(lián)網操作系統(tǒng)本講內容1. 物聯(lián)網基本概念物聯(lián)網基本概念2. 物聯(lián)網軟件系統(tǒng)物聯(lián)網軟件系統(tǒng)3. 典型典型IoT操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)典型IoT操作系統(tǒng)HarmonyOS開源開

12、源的華為鴻蒙的華為鴻蒙操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)（HarmonyOS）是）是基基于微內核的面向全場景于微內核的面向全場景的的通用物通用物聯(lián)網操作系統(tǒng)聯(lián)網操作系統(tǒng)采用了三層架構，包含內核、基礎服務和應用采用了三層架構，包含內核、基礎服務和應用框架，支持物聯(lián)網系統(tǒng)各類設備的互聯(lián)互通框架，支持物聯(lián)網系統(tǒng)各類設備的互聯(lián)互通微內核和組件化耦合架構使其更易按需擴展微內核和組件化耦合架構使其更易按需擴展，實現(xiàn)安全實現(xiàn)安全可信可信以及低時延以及低時延，可根據可根據設備的資源設備的資源能力和業(yè)務特征能力和業(yè)務特征進行裁剪進行裁剪，滿足，滿足不同終端需求不同終端需求典型IoT操作系統(tǒng)HarmonyOS鴻蒙鴻蒙操作系統(tǒng)采用

13、分布式軟總線、分布式數據管理、分操作系統(tǒng)采用分布式軟總線、分布式數據管理、分布式能力調度和虛擬外設技術，實現(xiàn)跨終端無縫協(xié)同布式能力調度和虛擬外設技術，實現(xiàn)跨終端無縫協(xié)同體體驗，屏蔽驗，屏蔽底層，使開發(fā)者能夠聚焦自身業(yè)務邏輯底層，使開發(fā)者能夠聚焦自身業(yè)務邏輯使用確定時延引擎和高性能進程通信技術，調度處理時，使用確定時延引擎和高性能進程通信技術，調度處理時，在任務執(zhí)行前設置進程執(zhí)行優(yōu)先級及時限，并利用微內在任務執(zhí)行前設置進程執(zhí)行優(yōu)先級及時限，并利用微內核優(yōu)勢提升進程通信效率核優(yōu)勢提升進程通信效率基于微基于微內核架構增強設備的安全可信性內核架構增強設備的安全可信性，讓，讓用戶應用、用戶應用、系統(tǒng)服務

14、盡量在內核之外的目態(tài)運行，并加入相互之間系統(tǒng)服務盡量在內核之外的目態(tài)運行，并加入相互之間的安全的安全隔離，將隔離，將形式化方法應用于可信執(zhí)行形式化方法應用于可信執(zhí)行環(huán)境環(huán)境典型IoT操作系統(tǒng)TencentOS Tiny騰訊開發(fā)的實時物騰訊開發(fā)的實時物聯(lián)網操作系統(tǒng)聯(lián)網操作系統(tǒng)，具有低功耗、，具有低功耗、低資源占用、模塊化、安全可靠等特點低資源占用、模塊化、安全可靠等特點內核組件特別強調實時性，且可靈活的裁剪、內核組件特別強調實時性，且可靈活的裁剪、配置，易于移植，內部集成主流物聯(lián)網協(xié)議棧配置，易于移植，內部集成主流物聯(lián)網協(xié)議棧適配各類物聯(lián)網終端，為適配各類物聯(lián)網終端，為IoT 終端提供操作系終端提供操作系統(tǒng)平臺，方便各種物聯(lián)網設備快速接入騰訊云，統(tǒng)平臺，方便各種物聯(lián)網設備快速接入騰訊云，支撐多種支撐多種應用應用典型I