华为云学院-人人学loT学习笔记- 第五章操作系统轻量开源

5.1物联网操作系统–HuaweiLiteOS
大纲

操作系统经历的三个时代：PC时代，互联网时代，移动互联网时代

1，PC时代：微软和苹果
2，互联网时代：始于20世纪90年代，微软的Windows操作系统一统江湖。
3，移动互联网时代：苹果的iOS和谷歌的安卓操作系统。

物联网时代对操作系统的挑战

芯片，通信协议，应用场景碎片化;
导致技术方案不统一;
体系结构不一致.

物联网操作系统开源：

打破技术障碍和壁垒；
减小开发成本；
提高操作性和可移植性；
适合开源社区的开发人员参与；
助推物联网的开放和发展。

操作系统在物联网领域的挑战

多传感器协同管理复杂；
视频场景下性能，功耗要求高；
开发语言编程效率低，上手难度大等。

华为物联网操作系统LiteOS
以轻量级低功耗快速启动等特性为基础，适合个人，企业，家庭等多个场景。应用有：B3手环，mate手机，智能家居，智能停车，智能水表，智慧照明等

5.2 LiteOS Kernel
操作系统架构：

基础内核：

任务是竞争系统资源的最小运行单元，其可使用或等待CPU等系统资源，并独立于其他任务运行。

嵌入式基本都是单进程多线程
在电脑上打开一个软件就是打开了一个进程。在一个软件里操作多个功能比如聊天软件里与多个人聊天就是线程。
任务—>线程
抢占式调度机制
时间片轮转调度机制
任务管理模块：创建，删除，延迟，挂起，恢复，锁定和解锁任务调度等。
内存管理模块：核心模块之一，提供动态和静态内存两种算法，支持申请和释放。

动态内存：在动态内存池中分配用户指定大小的内存块，优点是按需分配，缺点是会出现碎片。动态申请DLINK算法和Best Little算法
静态内存：在静态内存池中分配用户初始化时预设大小的内存块，优点是分配和释放效率高，无碎片，缺点是不能按需申请。固定大小的BOX算法。

中断管理：暂停当前程序，启动新程序的过程。中断创建，中断删除，中断屏蔽，中断使能，恢复中断，开/关中断等。

队列管理：又称消息队列，一种任务间通信的数据结构，接收来自任务或中断的不固定长度消息。消息队列可以先入先出或先入后出两种模式。支持创建，删除，发送，接受等功能。

事件管理：可以在IPC通信的是事件（Inter-Process Communication）,事件就是简单的事件触发。

通信机制：信号量是一种实现任务间通信的机制。实现任务间同步或临界资源的互斥访问。常用于协助一组相互竞争的任务来访问临界资源。互斥锁可以理解为特殊的信号量。
信号量和互斥锁区别：
信号量：协调任务同时访问共享资源，提供协商作用。
互斥锁：共享资源只能被一个任务访问时，起到保护，防止冲突的作用。资源占用，可挂互斥锁，表明无法接受任务。

时间管理：在MCU里有个时钟源，对应系统主频。MCU可以通过时钟源知道相对时间（系统时间）。另外还有个时间用于时间分配调度，其参数单位是tick.每个tick可以调度任务一次。1tick=10ms.

操作系统功能总结

低功耗小内核
基础内核体积可以裁剪至不到10KB
具备高实时性与高稳定性
支持动态加载与分散加载
支持功能静态裁剪

5.3 N个内核框架

互联框架安全框架传感框架运行引擎

互联框架解决不同协议终端的互联互通，提供完整的协议栈，降低开发门槛，实现互联，且提供可灵活配置的应用Profile实现不同设备互通。提供AgenTiny,一个轻量级的互联互通中间件。部署在对功耗存储计算资源有苛刻限制的终端设备上。互联框架能优化Mesh自组网能力，满足海量终端组网。

传感框架提供了多传感器的统一管理。统一的驱动接口来抽象不同传感器接口，屏蔽硬件细节，实现即插即用。统一传感器交互管理，统一传感算法库（指纹算法，运动算法，心率算法，环境感测算法等）。

安全框架包括端云安全，传输安全，终端安全。

DTLS–Dategram Transport Level Security 数据报安全传输协议
提供了UDP传输场景下的安全解决方案，能防止消息被窃听，篡改，身份冒充等问题。

安全存储是在芯片内部划分了一部分存储空间，其不让外部线程访问。应用有指纹识别，安全支付等。

运行引擎提供了高性能，轻量级JavaScript虚拟机，面向物联网的应用开发框架。JavaScript虚拟机是针对资源高度受限的设备设计和优化，与应用框架和OS协同优化来提高性能。
JavaScript框架特点

简化系统集成
隐藏部分编程细节
兼容第三方库
丰富平台功能
基于语言的安全性

LiteOS在一加N基础上提供了开放的API接口，其可屏蔽底层差异，用户可以从Linux平滑过渡到LiteOS系统，让应用开发者只关注应用开发。

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