在過去的十年間，大多數新型開源作業系統已從移動市場轉向物聯網市場。本文介紹了面向物聯網的許多新型開源作業系統。我們之前的文章介紹了開源物聯網框架，以及面向物聯網和消費者智慧家居裝置的Linux和開源開發硬體。

除了介紹面向物聯網的新型嵌入式Linux發行版外，我還介紹了OpenWrt等幾款比較老的輕量級發行版，它們在這個領域迎來了新生。雖然Linux發行版主要針對閘道器和集線器，但是面向物聯網的非Linux開源作業系統取得了同樣迅猛的發展，它們可以在微控制器單元(MCU)上執行，通常面向物聯網邊緣裝置。

請記住一點：如今幾乎所有的作業系統都聲稱有一些物聯網連線功能，所以本文這份名單有點隨意。本文介紹的開源作業系統大多數符合下列屬性：佔用記憶體少、電源效率高、模組化可配置通訊堆疊，對特定的無線和感測器技術提供強有力的支援。一些專案注重物聯網安全，許多非Linux操作專案專注於實時確定性(real-time  determinism)，這有時是工業物聯網的一個要求。

我通常遠離這類Linux發行版：被列入“輕量級”這一類，但是仍然主要針對桌面使用或行動式U盤實施， 而不是針對無外設裝置。不過，像LXLE或Linux  Lite這些輕量級Linux發行版可能是適合物聯網的選擇。

非Linux開源平臺方面的選擇來得比較困難。畢竟，大多數輕量級實時作業系統可用於物聯網。我側重於主要平臺，或者是似乎為物聯網帶來最大希望的平臺。其他潛在的候選物件可以在這個開源實時作業系統網站(http://www.osrtos.com)上找到。

本文未提到Windows 10 for IoT  Core，它對創客來說是免費的，支援AllJoyn和IoTivity，但是並非完全開源。還有許多商用實時作業系統是物聯網領域的大玩家，比如Micrium的µC/OS。

九大基於Linux的開源物聯網發行版

1.Brillo ――在谷歌釋出Brillo後的一年裡，這款基於安卓的輕量級發行版日益受到嵌入式板卡的追捧，比如英特爾Edison和Dragonboard   410c，甚至得到一些模組上計算機的追捧。Brillo的未來與谷歌的Weave通訊協議密切相關，它需要這種協議。Weave為Brillo帶來了發現、配置和驗證等功能，Brillo可以在只有32MB記憶體和128MB快閃記憶體的裝置上執行。

2.華為LiteOS――別將華為的LiteOS與開源Unix變種混為一談，據說它基於Linux，但確實是一種非常精簡的實施方法。一年多前宣佈的LiteOS聲稱可以作為只有10KB大小的核心來部署。LiteOS應用廣泛，從基於MCU的裝置，到與安卓相容的應用程式處理系統，不一而足。這款可定製的作業系統擁有諸多功能，比如零配置、自動發現、自動聯網、快速啟動和實時操作，它提供廣泛的無線支援，包括LTE和網狀網路。LiteOS隨華為的敏捷物聯網解決方案交付，它驅動窄帶物聯網(NB-IoT)解決方案。

3.OpenWrt/LEDE/Linino/DD-Wrt――由於物聯網熱潮，久負盛名、專注網路的OpenWrt嵌入式Linux捲土重來。輕量級OpenWrt經常出現在路由器和基於MIPS的WiFi板卡上。早期的衍生版(比如DD-Wrt和麵向Arduino的Linino)最近更是出現了分支版本。Linux嵌入式開發環境(LEDE)專案承諾治理會更透明、釋出週期會更穩定。

4.Ostro Linux――今年8月，英特爾選擇用於英特爾Joule模組(執行在最新的四核凌動T5700片上系統上)後，這款基於Yocto  Project的發行版一舉成名。Ostro   Linux符合IoTivity，支援眾多的無線技術，還提供一種感測器框架。它非常注重物聯網安全，提供作業系統、裝置、應用程式和資料等層面的保護，包括加密和MAC。該發行版包含在無外設版本和媒體(XT)版本中。

5.Raspbian――還有另外一些面向Raspberry   Pi的發行版，它們更專門面向物聯網，不過迅速成熟的Raspbian仍是佼佼者。由於它是面向在最廣泛使用的物聯網平臺上的DIY專案的最流行的發行版，開發人員可以向眾多專案和教程尋求幫助。由於Raspbian支援面向Node-JS的視覺化設計工具Node-RED，我們覺得沒有太充分的理由選擇專門針對RPi、面向物聯網的Thingbox。

6.Snappy Ubuntu Core――Ubuntu Core的這個嵌入式版本又叫帶Snaps的Ubuntu   Core，它利用了Snap軟體包機制――Canonical將其作為一種通用Linux軟體包格式分拆出來，讓單一的二進位制軟體包能夠在“任何Linux桌面、伺服器、雲或裝置上”執行。Snaps讓Snappy  Ubuntu   Core能夠提供事務回滾、安全更新、雲支援和應用程式商店平臺。Snappy只需要600MHz處理器和128MB記憶體，但還需要4GB快閃記憶體。它可以在Pi及其他的嵌入式板卡上執行，出現在眾多裝置上，包括Erle-Copter無人機、戴爾Edge閘道器、Nextcloud  Box和LimeSDR。

7.Tizen――Linux基金會託管的這個嵌入式Linux堆疊主要得到了三星的支援，它在移動市場很少引起注意。它廣泛用於三星的電視和智慧手錶中，包括新的Gear  S3，它也零星地實施在三星的相機和消費級裝置中。Tizen 甚至可以在Raspberry   Pi上執行。三星已開始將Tizen與其SmartThings智慧家居系統整合起來，以便能夠通過三星電視來控制SmartThings。我們還可以預計它會與三星的Artik模組和Artik  Cloud加強整合。Artik隨帶Fedora，但是Tizen 3.0最近連同Ubuntu Core一併移植。

8.uClinux――久負盛名的精簡版uClinux是唯一可以在MCU上執行的Linux，可以在特定的Cortex-M3、M4和M7等型號上執行。uClinux需要MCU內建儲存器控制器，可以使用外部DRAM晶片來滿足記憶體要求。現在uClinux已被併入到主線Linux核心中，得益於Linux中廣泛的無線支援。然而，Mbed等更新穎的面向MCU的作業系統在迅速填補無線方面的空白，配置起來更容易。EmCraft是MCU上uClinux的最大支持者之一，提供眾多基於Cortex-M的模組。

9.Yocto Project――Linux基金會的Yocto   Project不是一款Linux發行版，而是一個開源協作專案，為開發人員提供構建自定義嵌入式堆疊的模組、工具和方法。由於你可以用極小的開銷來定製堆疊，它常常用於物聯網。Yocto  Project構成了大多數商用嵌入式Linux發行版的基礎，也是Ostro Linux和Qt for Device   Creation等專案的一部分。Qt正在為Qt 5.8準備一種Qt Lite技術，將為更小巧的物聯網目標裝置優化Device Creation。

九大非Linux開源物聯網作業系統

1.Apache Mynewt――開源、支援無線的Apache   Mynewt面向32位MCU，由Runtime開發，由Apache軟體基金會託管。模組化的Apache   Mynewt擁有無線支援、併發連線的準確可配置性、除錯功能和細粒度的電源控制。5月份，Runtime和Arduino Srl宣佈，將提供Apache  Mynewt，面向Arduino Srl的Primo和STAR Otoo SBC。這款作業系統還支援Arduino LLC板卡，比如Arduino  Zero。(最近，Arduino Srl和Arduino LLC達成了訴訟調解，宣佈計劃在Arduino控股公司和Arduino基金會下重新聯手)。

2.ARM Mbed――ARM面向物聯網的作業系統針對小巧、電池供電的物聯網端點，這些端點在Cortex-M  MCU上執行，可能只有8KB記憶體，已出現在BBC Micro:bit SBC上。雖然最初是半專有、只有單執行緒，缺少確定性功能，但現在它是開源，採用Apache   2.0許可證，提供了多執行緒和實時作業系統支援。不像許多輕量級實時作業系統，Mbed在設計當初心繫無線通訊，最近它增添了執行緒支援。該作業系統支援可通過Mbed  Device Connector來安全地提取資料的雲服務。今年早些時候，該專案釋出了可穿戴式裝置參考設計。

3.Contiki――由於只需要10KB記憶體和30KB快閃記憶體，開源Contiki無法像Tiny OS或RIOT   OS那麼小巧，也無法像RIOT及其他一些作業系統提供實時確定性。然而，廣泛使用的Contiki提供了廣泛的無線網路支援，IPv6堆疊由思科貢獻。該作業系統提供了一系列廣泛的開發工具，包括可裝入Cooja  Network Simulator的動態模組，以便除錯無線網路。Contiki聲稱可以高效地分配記憶體。

4.FreeRTOS――FreeRTOS很快就能在嵌入式開發平臺中與Linux相匹敵，它特別適用於開發物聯網終端裝置。FreeRTOS缺少Linux功能，比如裝置驅動程式、使用者帳戶以及高階的網路和記憶體管理。然而，它佔用的資源比Linux少得多，更不用說與VxWorks這樣的主流實時作業系統相比了，它還提供開源GPL許可證。FreeRTOS可以在記憶體不到0.5KB、ROM為5-10KB的裝置上執行，不過與TCP/IP架構結合使用更為常見，它更像是24KB記憶體和60KB快閃記憶體。

5.Fuchsia――谷歌的這款最新開源作業系統在8月份部分透露，留下的問題多過答案。Fuchsia與Linux毫無關係，但是基於旨在與面向MCU的作業系統(比如FreeRTOS)相容的LK發行版，這讓許多人猜測它是一款物聯網作業系統。不過，Fuchsia還支援移動裝置和膝上型電腦，所以谷歌對這個處於早期階段的專案方面抱有極大的野心。

6.NuttX――非限制性的、採用BSD許可證的NuttX主要以此出名：它是面向開源無人機的最常見的實時作業系統，在APM/ArduPilot和PX4  UAV平臺上執行，它們都是Dronecode平臺的一部分。NuttX還廣泛用於其他資源受限制的嵌入式系統中。雖然它支援x86、   Cortex-A5及-A8平臺，但這款基於POSIX和ANSI的作業系統主要針對Cortex-M MCU。   NuttX完全搶佔式，有固定的優先順序、輪詢和偶發排程。該作業系統號稱是“小巧的Linux通用型作業系統，但大大精簡了功能特性。”

7.RIOT OS――已有8年曆史的RIOT   OS以高效的電源使用和廣泛的無線支援而出名。RIOS的硬體要求是1.5KB記憶體和5KB快閃記憶體，要求幾乎與Tiny   OS一樣低。不過，它也提供了諸多功能，比如多執行緒、動態記憶體管理、硬體抽象、部分的POSIX相容和C++支援，這些是在Linux中而不是在輕量級實時作業系統中更常見的功能。其他功能包括低中斷延遲(約40個時鐘週期)和基於優先順序的排程。你可以在Linux或OS  X下進行開發，使用原生移植版，部署到嵌入式裝置。

8.TinyOS――這款成熟的開源作業系統採用BSD許可證，非常小巧，支援低功耗，MCU目標裝置可以“只有幾KB記憶體和數十KB程式碼空間”。事件驅動的TinyOS由nesC這種C語言來編寫，它經常被研究低功耗無線網路(包括多跳網路)的研究人員使用。據專案組自己承認，“計算密集型的應用程式可能很難編寫。”專案致力於提供Cortex-M3支援，不過眼下它仍是為低端MCU和無線電晶片設計的。

9.Zephyr――Linux基金會這款輕量級、提供安全功能的Zephyr   RTOS可在只有2-8KB記憶體的裝置上執行。Zephyr可在x86、ARM和ARC系統上執行，主要專注於基於MCU，使用藍芽/BLE和802.15.4無線電(比如6LoWPAN)的裝置。Zephyr基於Wind  River的Rocket OS，它基於Viper，而Viper是精簡版的VxWorks。最初的目標裝置包括Arduino Due和英特爾的Arduino  101及其他裝置。Zephyr最近出現在了SeeedStudio的96Boards IoT Edition BLE Carbon  SBC，它得到一個新的Linaro LITE工作組的支援。

原文： Open Source Operating Systems for IoT，作者： Eric Brown