物联网技术上面临的基本问题和操作系统设计

　　时下，在操作系统界，有一个热得发紫的名词物联网操作系统，但物联网和操作系统究竟是什么关系，物联网将面临什么问题，操作系统又能为其解决什么问题呢？许多人都说协议是物联网的最大问题，但物联网需要哪些协议，什么问题能用协议解决，什么问题不能用协议解决，为什么有些协议永远不会有，本文和大家一起探讨上述问题。

　　操作系统和其他电子产品一样，是个不断迭代、与时俱进的一个东西，由用户需求、软件积累、硬件成本等共同推动发展，反过来又激发需求、定义硬件。在物联网时代，大家都在谈论物联网操作系统，我们要分析物联网的核心问题是什么，操作系统对于物联网，能做什么，不能做什么，它如何影响操作系统设计。最后，我们会发现，物联网的核心问题中，大多数问题，操作系统会表示很无奈，无能为力，OS能做的事情很少，只能解决非常有限的问题。我们设计操作系统，要服务于物联网应用的话，就要分析清楚物联网面临的问题，要集中精力于解决核心问题，有的放矢，不要人云亦云地跟着感觉走。

　　物联网，我们首先要解决的是连接、区别、识别、沟通、操作这五大问题，只有这些问题解决了，才有机会谈论安全性、易用性、低成本等问题。

　　物联网是物体的社会，就是人类企图组建一个智慧的物体网络，来替人类服务，要发挥物体网络的智慧，其实跟人类社会网络有很多共同点。人与人之间，也存在连接、区别、识别、沟通、互动（也就是物联网说的互操作）这些问题。人和人之间，首先要通过见面、电话、信函等方式建立连接，才有机会交流吧。不同的人，必须能够区别开来吧，世界上没有完全一样的两张脸，就提供了区别的基础；有了区别后，你和你交流的对象，必须认识吧，你不能稀里糊涂就跟人走吧；能识别还是不行啊，必须能沟通啊，鸡跟鸭讲是不行的，得有相同的语言，配翻译也行。以上条件都具备了，才有互动（物联网中的互操作）的可能。以上过程，由于人具有高级智慧而变得简单，例如语言不通的人之间，还可以通过场景、手势、画画、眼神等来交流；对于只有非常有限的智慧的电子产品来说，会变得复杂和困难。

　　物联网中，连接问题是最简单最基本的问题，也是当今操作系统支持最为充分的，业内很多人都在谈论的所谓协议，多数指的是通信协议。为什么说它简单呢？俗话说，能用钱解决的问题，都不是问题。这句话套用到物联网中就是，能用技术解决的问题，都不是问题。连接就是一个能用技术解决的问题，我们接下来会谈到，物联网面临的问题，大多数都不是技术能解决的问题，设计操作系统，要充分认识物联网面临的问题的基础上，把现阶段能解决的问题做到极致，尚不具备条件的，逐步地提出解决方案，或者为解决这些问题提供一些必要的支持。当前，连接的技术方面，虽然还有些纷扰，但也就WiFi、ZigBee、蓝牙等少数几个协议在竞争，已经算是进入了诸侯争霸时代，无论是连接还是组网方式，技术上都比较成熟。而事关设备识别和沟通方面，还一盘散沙呢。还有一些物联网开发平台，或者操作系统，发展自己的网络协议，企图形成技术准入门槛，进而垄断。巨头可以这样做，但我认为那是不可能成功的，为什么呢？Android、iOS能形成垄断的原因是什么？那是因为它足够复杂，一般人做不出来，而且手机操作系统作为应用分发和服务投送的平台，其生态系统上的APP厂商客观上不希望有太多平台，做一个APP，需要同时推出iOS、Android、win-mobile三个版本，已经够烦的了，再多几个操作系统的话，还不晕死，所以厂商会主动地选择少数几个最受欢迎的操作系统予以支持。所以在通用操作系统上，容易形成一将功成万骨枯的垄断局面。而对于物联网的接入协议来说，接入公网的技术已经成型，就是TCPIP，没什么好争的了，它是个公共协议，大家都能用；而局域无线网络，分两大类，一类是像智能家居一样，需要接入不同厂家的设备的，这种网络，必须使用统一的网络协议，一致性高的网络协议，不要搞成不同厂家的芯片互不兼容；另一类是不需要接入不同厂家设备的无线局域网，例如某些工业控制网。大多数无线局域网应用都比较简单，其所承载的业务也往往单一，就像开关插座不可能形成垄断一样，局部物联网的网络协议，也不太可能像IP网络那样，形成一个协议独大的局面，大家都有机会，更不可能形成少数几家开发工具垄断的局面，操作系统也会呈百花齐放的精彩。

　　对于网络，无非是以下几种，就物联网整体来说，应该是以下多种网络的混合体。

　　中心服务网广域，就是有一个数据和运算中心，执行各种各样的服务，如数据存储、分析、分发、查询等。

　　无中心网广域，任何终端都可以找到另一个终端，而无需通过任何服务器，从安全性角度来讲，它能避开不受信任的服务器，这是未来组网的发展方向之一。

　　固定局域网，例如一个固定位置安装的无线传感器网络，这种网络，往往内部组成一个mesh网，然后通过一个公共出口连接到公网，或者根本就不连接到公网。

　　流动区域网，例如智能交通，汽车到了哪一个路口，就和哪一个路口的信号灯联网；跑到哪条路上，就跟那条路的路灯联网，是否连入公网，并不重要。

　　连接也包含组网、维持网络连接、设备发现的问题，维持连接在物联网中是一个很重要的问题，为什么呢？因为物联网中有许多低功耗设备，这些设备绝大部分时间是休眠的，又要省电，又要不丢失连接，需要有点智慧。维持连接一般是用心跳的方式，对低功耗设备，合理的心跳间隔、快速唤醒、快速连接，连接完后快速返回休眠状态，就非常重要了。操作系统能做啥？只需要支持常见的无线连接如ZigBee、蓝牙、WiFi等，并实现组网，在低功耗上做足文章就可以了。至于几种连接方式，诸侯争霸最终谁执牛耳，没操作系统什么事，只能隔岸观火、且看风云。