物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Zephyr

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不斷向前推進(jìn)，雖然還未出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但很多人已經(jīng)切身體會(huì)了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備給生活帶來(lái)的便捷。目前物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越來(lái)越小型化，這在尺寸和功耗方面都對(duì)硬件廠商提出了新的要求，于此同時(shí)超小設(shè)備受限于內(nèi)存不足，原來(lái)的大型操作系統(tǒng)已難以應(yīng)用，因此急需一套小巧、靈活的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)幫助這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)行。Linux 基金會(huì)為了解決這一難題，并幫助開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)以加快開(kāi)源技術(shù)開(kāi)發(fā)與商用而推出了Zephyr 項(xiàng)目。它是一款小型且可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)，支持多種架構(gòu)，專為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和前沿應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，是基于微控制器子 Linux 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的理想選擇，具有高度開(kāi)源性、高靈活性和高安全性等特點(diǎn)。

支持低內(nèi)存運(yùn)行，低致2KB

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體積小型化，電池體積會(huì)隨之減小，儲(chǔ)電量也隨之減小，因此需要降低功耗以延長(zhǎng)設(shè)備待機(jī)時(shí)間，Zephyr 內(nèi)核能夠?qū)⒉僮鬟M(jìn)程與裸機(jī)操作系統(tǒng)的其它進(jìn)程進(jìn)行分離，也稱為微核和超微內(nèi)核。超微內(nèi)核負(fù)責(zé)所有基本操作任務(wù)，包括通過(guò)基于內(nèi)部光纖的積壓作業(yè)(backlog)執(zhí)行任務(wù)。微核功能更強(qiáng)大，允許多任務(wù)處理和內(nèi)存存儲(chǔ)，但只在必要時(shí)使用。Zephyr利用這種方法成功創(chuàng)建了低功耗操作系統(tǒng)，功能強(qiáng)大但不會(huì)消耗所有能源，它只需 10KB 或以下存儲(chǔ)空間便可操作，因此能夠較高效地利用能源，延長(zhǎng)設(shè)備待機(jī)時(shí)間。

對(duì)于小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，內(nèi)存資源有限，因此對(duì)與之匹配的操作系統(tǒng)運(yùn)行占用內(nèi)存提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。眾所周知，Linux非常善于利用有限的資源來(lái)運(yùn)行，同時(shí)又能支持制造工廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其他時(shí)間敏感型儀器和機(jī)器，Zephyr 項(xiàng)目?jī)?nèi)核即可在內(nèi)存低至 8kB 的系統(tǒng)上運(yùn)行，甚至可在 RAM 小為 2KB 時(shí)運(yùn)行。

模塊化設(shè)計(jì)，全面滿足定制化需求

未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備追求的是“小而美”的滿足某一應(yīng)用，因此適用于未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不是要大而全，而是要具有高度靈活性，可以自由選擇打開(kāi)或者關(guān)閉某些應(yīng)用。Zephyr具有模塊化配置的特性，設(shè)計(jì)者可以按照標(biāo)準(zhǔn)模板使用，也可以根據(jù)實(shí)際需求禁用部分模塊（使用 kconfig 工具），未來(lái)Zephyr 項(xiàng)目計(jì)劃提供一切必要的資源來(lái)集成第三方模塊，以滿足設(shè)計(jì)者的定制化需求，讓系統(tǒng)更靈活。

開(kāi)源社區(qū)支持，全方位保證系統(tǒng)安全

未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量會(huì)爆發(fā)式增加，如果2020年增長(zhǎng)到500億部，也就意味著黑客有500億個(gè)入口進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊，因此安全問(wèn)題成為用戶高度關(guān)注的問(wèn)題。怎樣增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全性？這也是Zephyr高度關(guān)注的問(wèn)題。Zephyr在設(shè)備和通信協(xié)議棧的兩個(gè)層次提供安全特性，可提供一次性至性保護(hù)用戶免受安全威脅所需的保護(hù)級(jí)別。除此之外，開(kāi)源社區(qū)也對(duì)安全問(wèn)題嚴(yán)肅看待，安排專門的安全工作小組和指派一位安全維護(hù)人員。該項(xiàng)目的合作伙伴還可以得到熱情且充滿活力的開(kāi)源社區(qū)的支持，依靠集體的力量加大成功的可能。

支持多種協(xié)議，保證設(shè)備順暢聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵在于互聯(lián)，因此需要支持多種協(xié)議保證設(shè)備可順暢實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。Zephyr 支持藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙、IEEE 802.15.4、6Lowpan、CoAP、IPv4、IPv6、NFC、Arduino 101、Arduino Due、第二代英特爾 Galileo 開(kāi)發(fā)板、NXP FRDM-K64F Freedom 開(kāi)發(fā)板等標(biāo)準(zhǔn)。

該項(xiàng)目的早期合作伙伴包括英特爾公司、恩智浦半導(dǎo)體公司（已被高通收購(gòu)）、美國(guó)新思科技公司和 UbiquiOS Technology Limited。2016年9月，ARM架構(gòu)開(kāi)發(fā)開(kāi)源軟件的協(xié)作工程組織Linaro作為白金會(huì)員加盟Zephyr項(xiàng)目，Linaro將會(huì)以Zephyr作為適用物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式市場(chǎng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和測(cè)試的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)有望實(shí)現(xiàn)嵌入式技術(shù)的多層連通。

開(kāi)源、互助，形成良性循環(huán)

作為開(kāi)源項(xiàng)目，Zephyr可以向開(kāi)發(fā)者提供可擴(kuò)展、可定制、安全的開(kāi)源的操作系統(tǒng)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)的需求，同時(shí)通過(guò)開(kāi)發(fā)者對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模塊的貢獻(xiàn)對(duì)自身系統(tǒng)不斷完善，再更好地服務(wù)于開(kāi)發(fā)者，從而形成良性循環(huán)。開(kāi)源已經(jīng)成為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)在演進(jìn)與擴(kuò)展過(guò)程中的一個(gè)重要組件，Zephyr將成為全球領(lǐng)先的高度安全靈活的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之一。

關(guān)于Zephyr項(xiàng)目

Zephyr 項(xiàng)目是一款小型且可擴(kuò)展的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，尤其適用于資源受限的系統(tǒng)，可支持多種架構(gòu)；該系統(tǒng)高度開(kāi)源，對(duì)于開(kāi)發(fā)人員社區(qū)完全開(kāi)放，開(kāi)發(fā)人員可根據(jù)需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以支持前沿硬件、工具和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；該系統(tǒng)高度模塊化平臺(tái)，可輕松集成任何架構(gòu)的第三方庫(kù)和嵌入式設(shè)備。