嵌入式OS的核心是任務優先、安全與可靠

　　一些愛琢磨的軟件人員會心里癢癢，想自己做一個操作系統(OS);微軟等軟件巨頭為何很少涉足嵌入式操作系統?嵌入式操作系統的真諦是什么?近日，風河公司的工作人員向電子產品世界編輯講了一些鮮為人知的故事。

　　嵌入式OS貴在可靠

　　幾年前，美國某大型零售公司的老板過去用別家軟件，臨近圣誕節大促銷，系統一旦壞了承受不起。風河銷售人員把他帶到風河最高長官那里，“我想買你的軟件，但你得讓我放心。”風河最高長官說，“我把我的私人電話給你，你任何時候可以打給我。”這樣這家公司變成了風河的客戶。

　　幾年后，這家零售商又來風河簽新合同，恰巧碰到了最高長官。風河長官得知情況后，說：“順便告訴你，從明天開始，你剛剛買的這款產品就免費了。但是，免費后，圣誕節的時候不準給我打電話!”那個零售商想了想，還是付了錢。

　　客戶明明知道將要宣布要免費，花錢干什么?當企業做大了以后，其實最難的是風險管理，是控制那些不確定的因素，而不是說你怎么把成本降下來。具體地，商業決策的時候你要考慮成本，這是基本的要素，但是隨著你的業務規模擴大，你會發現比成本、收入更重要的是風險，風險你是承受不起的。所以那位零售商愿意在降低風險上投資。

　　其實代碼就是代碼，哪個代碼不能跑?可是你要保證它不出問題很難。因為能做和安全可靠是兩碼事。你要經過反復的實驗，十幾年的時間驗證。

　　一個極端保守的例子，據說NASA(美國航空航天局)某個部門的實驗室里，有一幫人的工作就是清理代碼，諸如火箭上的代碼，大概十幾萬行，并不多，那個軟件都已經用了幾十年，他們這個團隊每天還是在清理，看看里面有什么bug。他們雖然在做枯燥無味的工作，這個代碼不知看了多少遍，甚至已經把這些代碼背得滾瓜爛熟了，但是還是要查，如果能發現一個bug可能會是救命的——宇航員在太空涉及到生命安全。

　　風河的競爭對手是誰?

　　其實做嵌入式操作系統的廠商不多。風河的競爭對手其實主要是In-House(公司內部)操作系統。因為嵌入操作系統本來不大，非常容易給人那種沖動，我自己做一個!尤其是做嵌入式軟件的人員往往都有能力往底下沉。風河現在很重的任務之一是去說服這些企業的決策層，不要讓開發人員去做操作系統，開發人員的時間可以投入到應用方面，讓應用做得更好。這就像不需要重新發明一個輪子一樣。

　　按風河的邏輯，操作系統沒有那么重要，它就是一個勞務，不要以為操作系統沒有自己做就不行。

　　另外，操作系統如果開始沒有做完善，盡管產品在很短時間就出來了，但到一定階段，企業會面臨兩難的選擇。例如你選了開源操作系統，有一天你發現不行，因為再繼續用這個技術的話，由于根扎得不夠牢和深，很難繼續長大了。

　　為何做商用嵌入式OS的廠商寥寥?

　　既然很多軟件人員都有能力做操作系統，按理說，很多企業也應該像風河一樣能提供操作系統這種服務?

　　的確，操作系統的門檻不高，但反而不容易形成巨頭。

　　那么，是否是因為其他公司的市場能力沒風河那么強?

　　其實，關鍵的考量是是否值得去做這么大投入。例如微軟也做自己的嵌入式操作系統，但是目前沒做起來。微軟的市場能力不強嗎?這恐怕還是一個取舍的問題。

　　首先要明確我要做什么樣的系統?如果要做宇宙飛船、飛機、坦克這種非常關鍵的應用，要用的設計思路與普通計算是不一樣的。微軟并非沒有這個能力，但是假設微軟是一頭大象，現在去抓一只小螞蟻，一是抓不住，另外抓了也不夠吃。所以這就剛好給風河這樣規模的公司一個機會。

　　從技術路線的決策方面，安全性、可靠性和性能這三個方面是三個不同的方向，但是歸根到底是解決一件事——隔離性的問題。即在做軟件設計的時候，這一部分很專注的，我就解決這個問題，我也不想去解決別的模塊的問題;同時我也絕不允許別的模塊想伸到我這個模塊里面。從CPU的分配，到存儲空間的分配，都是非常嚴格的限制，這樣嚴格的限制就比較安全。但是你犧牲了交叉時的通信效率，就好比你一個小區的門衛特別嚴格的時候，小區的安全性提高了，你在里面也會很安全，但是你跟外界的溝通、交流就變差了，因為進門很麻煩。

　　任務優先vs資源優先

　　這就引申到一個概念：什么是嵌入式操作系統?即所有的操作系統有涉及到一個共同的問題：職能是什么?操作系統是做資源管理的，要讓所有的資料都能最有效地被利用起來，諸如熒幕、鍵盤、內存、CPU等，這些都是資源。但是有一個優先的取舍問題，就是你是資源優先還是任務優先?即我要把資源最充分地利用，還是要讓我的任務是最佳的執行。

　　Windows是一個典型的資源優先的系統。意思是可讓CPU、內存等計算機資源最高效地利用，但是你的任務有沒有最好的完成?在盡量追求，但是沒那么在意。例如，當你強調每個任務要按照確定的順序打開，你這個窗口先打開一兩秒鐘，那個窗口后打開一兩秒鐘沒什么影響，所以任務是什么時間完成沒有特別提到。但是要讓計算機里所有的資源都被充分利用，不要這個閑得無聊、那個忙得不可開交。總之，資源要充分利用。

　　但是嵌入式系統，例如，飛機在空中飛的時候，飛行員的一個動作指令，要讓機翼各個部分按順序執行，順序可能一毫秒都不能差。所以當計算機處理器發出一個請求的時候，你必須立刻做，你不能說等一下，我這邊還在忙這件事情。這時，為了讓任務能夠最及時地完成(即任務實時地完成)，其實計算機的資源很多時候是空閑的，導致資源利用率會降低，因為關鍵任務系統把內部資源犧牲掉了。所以真正的嵌入式系統強調的是關鍵任務的任務優先，不是資源優先。

　　因此，需要在任務優先和資源優先之間進行一個取舍。

　　所以風河是以這樣的思路去設計嵌入式操作系統也的。當然，不是說微軟不懂，但是微軟的戰略選擇上不能做這塊，做這塊公司就活不了。

　　風河的操作系統本質是嵌入式

　　風河的特點是想怎么樣用新的方法去解決一個老問題。

　　提出新問題，然后解決它，這是創新，像阿里公司。不提出新問題，而是提出新方法去解決人們長期沒解決的問題，這也是一種創新。

　　風河這么多年一直專注于嵌入式，它的產品結構都是呈現操作系統、中間件到最終的應用。風河最核心的還是操作系統。你如果需要比較高精尖的，即特別精致的操縱系統，那你就選VxWorks;你要選比較大眾、開放的，可選Linux。所以風河多年來沿襲了這種雙操作系統架構。

　　最近幾年風河又拆分了，變成了四個操作系統：增加了Rocket,是一個縮小版、精簡版的VxWorks;Linux也加了Pulsar Linux，主要是針對輕巧應用，例如可穿戴。

　　圖：風河部分操作系統組合(注：Helix是風河物聯網產品集)

　　但是一旦到了中間件及以上，就有了合作伙伴、生態系統，使客戶有了更多的選擇。風河在中間層的產品有“風河智能設備平臺XT”等，是可定制的中間件開發環境，用于打造安全、可擴展、高性能物聯網網關。

　　到了應用層，嚴苛程度又降低了。

　　所以風河這么多年來，比較專注在操作系統這一核心基礎。到了物聯網時代，跟云有關了，風河還運用了云的技術和環境，但是解決的問題還是嵌入式的問題。具體地，在云端做了設備的虛擬現實，像云端有個設備在那做開發一樣，不需要真的有那個設備或芯片，就像在實驗室拿了一個實驗設備。即風河在云端可以有VR(虛擬現實)的實驗室。

　　總之風河比較專注于操作系統。你只要是個設備，你就會有操作系統，你就會有開發工具，你就是上了云端我還可以弄個虛擬的操作系統環境。我讓你這個操縱系統既可以在云端里面虛擬的設備里，也可以在你開發自己做出來的實實在在的設備里面，它兩個最好是完全一樣的，在云端開發好多軟件裝到你實體的設備里面實際的運行。

　　值得一提的是，風河的Wind River Helix App Cloud的基本想法是借鑒了蘋果和安卓的的App概念，意思是：就算你是個路由器設備，抑或汽車、飛機等，你也可以從云端拿到需要的應用軟件，方法是在App Store上一點立刻就下載了。但是你可以想象，如果一架飛機也可以像手機一樣用這個軟件一點就下來，有多恐怖!首先安全性怎么保證?但是風河能夠給客戶這樣的保障，贏得客戶的信任。風河有這個能力，能保證下載的軟件是安全的，是不會經過篡改的，風河有一整套的相關技術。

　　小結

　　嵌入式操作系統看著簡單，但是做好不容易，涉及安全、可靠與任務優先等，購買現成的操作系統是一種提升效率、適合長遠發展的良策。另，在物聯網時代，風河的嵌入式操作系統增加了云連接功能，也增加到4種，但本質仍然是嵌入式。