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物联网 应用开发最新实时操作系统Zephyr

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物联网 时代不断向前推进,虽然还 未出现爆发式增长,但很多 人已经切身体会了联网设备给生活带来的便捷。目前物 联网设备越来越小型化,这在尺 寸和功耗方面都对硬件厂商提出了新的要求,于此同 时超小设备受限于内存不足,原来的 大型操作系统已难以应用,因此急需一套小巧、灵活的 物联网操作系统帮助这些物联网设备实现快速运行。Linux 基金会 为了解决这一难题,并帮助 开发人员构建生态系统以加快开源技术开发与商用而推出了Zephyr 项目。它是一 款小型且可扩展的操作系统,支持多种架构,专为物 联网网关和前沿应用程序设计,是基于微控制器子 Linux 应用程 序开发的理想选择,具有高度开源性、高灵活 性和高安全性等特点。

支持低内存运行,最小低致2KB

物联网 设备体积小型化,电池体积会随之减小,储电量也随之减小,因此需 要降低功耗以延长设备待机时间,Zephyr 内核能 够将操作进程与裸机操作系统的其它进程进行分离,也称为 微核和超微内核。超微内 核负责所有基本操作任务,包括通 过基于内部光纤的积压作业(backlog)执行任务。微核功能更强大,允许多 任务处理和内存存储,但只在必要时使用。Zephyr利用这 种方法成功创建了低功耗操作系统,功能强 大但不会消耗所有能源,它只需 10KB 或以下 存储空间便可操作,因此能 够最高效地利用能源,延长设备待机时间。

对于小型物联网设备,内存资源有限,因此对 与之匹配的操作系统运行占用内存提出严峻挑战。众所周知,Linux非常善 于利用有限的资源来运行,同时又 能支持制造工厂的实时数据采集系统及其他时间敏感型仪器和机器,Zephyr 项目内 核即可在内存低至 8kB 的系统上运行,甚至可在 RAM 最小为 2KB 时运行。

模块化设计,全面满足定制化需求

未来的 物联网设备追求的是“小而美”的满足某一应用,因此适 用于未来物联网设备需求的实时操作系统不是要大而全,而是要 具有高度灵活性,可以自 由选择打开或者关闭某些应用。Zephyr具有模 块化配置的特性,设计者 可以按照标准模板使用,也可以 根据实际需求禁用部分模块(使用 kconfig 工具),未来Zephyr 项目计 划提供一切必要的资源来集成第三方模块,以满足 设计者的定制化需求,让系统更灵活。

开源社区支持,全方位保证系统安全

未来物 联网设备的数量会爆发式增加,如果2020年增长到500亿部,也就意味着黑客有500亿个入 口进行网络攻击,因此安 全问题成为用户高度关注的问题。怎样增 强物联网设备的安全性?这也是Zephyr高度关注的问题。Zephyr在设备 和通信协议栈的两个层次提供安全特性,可提供 一次性至永久性保护用户免受安全威胁所需的保护级别。除此之外,开源社 区也对安全问题严肃看待,安排专 门的安全工作小组和指派一位安全维护人员。该项目 的合作伙伴还可以得到热情且充满活力的开源社区的支持,依靠集 体的力量加大成功的可能。

支持多种协议,保证设备顺畅联网

物联网 设备的关键在于互联,因此需 要支持多种协议保证设备可顺畅实现联网。Zephyr 支持蓝牙、低功耗蓝牙、IEEE 802.15.4、6Lowpan、CoAP、IPv4、IPv6、NFC、Arduino 101、Arduino Due、第二代英特尔 Galileo 开发板、NXP FRDM-K64F Freedom 开发板等标准。

该项目 的早期合作伙伴包括英特尔公司、恩智浦半导体公司(已被高通收购)、美国新思科技公司和 UbiquiOS Technology Limited。2016年9月,ARM架构开 发开源软件的协作工程组织Linaro作为白金会员加盟Zephyr项目,Linaro将会以Zephyr作为适 用物联网和嵌入式市场的技术开发和测试的基础,物联网 有望实现嵌入式技术的多层连通。

开源、互助,形成良性循环

作为开源项目,Zephyr可以向 开发者提供可扩展、可定制、安全的 开源的操作系统,以满足 物联网设备开发的需求,同时通 过开发者对物联网应用模块的贡献对自身系统不断完善,再更好 地服务于开发者,从而形成良性循环。开源已 经成为企业网络与服务在演进与扩展过程中的一个重要组件,Zephyr将成为 全球领先的高度安全灵活的物联网平台之一。

关于Zephyr项目

Zephyr 项目是 一款小型且可扩展的实时操作系统,尤其适 用于资源受限的系统,可支持多种架构;该系统高度开源,对于开 发人员社区完全开放,开发人 员可根据需要对该系统进行二次开发,以支持最新硬件、工具和设备驱动程序;该系统 高度模块化平台,可轻松 集成任何架构的第三方库和嵌入式设备。



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