2016年8月谷歌从底层构建开源 Fuchsia 物联网嵌入式操作系统

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2016年8月谷歌从底层构建开源 Fuchsia 物联网嵌入式操作系统

Fuchsia 是 Google 正在开发的一个开源操作系统。Fuchsia 可运行在各种设备上，无论是单一用途的设备 (比如：自动取款机 ATM 和 GPS 单元)，还是桌面电脑，都有它的用武之地。但与 Android 不同的是，Fuchsia 并不基于 Linux 开源操作系统，也没有以其他类型操作系统为基础核心，而是从零开始构建。

目前，Fuchsia 仍处在构建早期阶段，且有可能是 "实验性项目"。谷歌 Google 目前尚未提及将如何使用 Fuchsia。

系统内核

对于手机、平板电脑：大多数时候，它们使用的都是稍加改动的古老操作系统 “内核”。

Android 使用的 Linux 内核是 1991 年开发的，Mac OS X、iOS 和苹果的其他操作系统平台是基于 Unix 系统开发的，那是 AT＆T 贝尔实验室在 1969 年启动的一个项目。Microsoft Windows 操作系统则是基于 Windows NT 内核，其历史可追溯到 1993 年。

操作系统内核的目的，是管理操作系统最底层的一些活动。内核处理来自硬件设备（比如：键盘）的请求、安排日程任务、对文件和存储器进行管理等。在这个过程中，内核对操作系统的复杂活动，进行了理论抽象。这样做有很多好处，比如：让开发人员无需了解打印机的具体型号，就能用 App 执行打印操作任务。

Unix、Linux 和 Windows NT 一直在挑操作系统内核大梁，从最底层的角度来看，计算基本上是相同的，和几十年前区别不大。举例来说，如今，Windows 计算机上使用的芯片，就是首台 IBM PC 上英特尔处理器的嫡传后裔。从这个意义上说，内核不过是一种通用计算机产品。

“我们使用的仍然是完全相同的架构，完全相同的计算方式 —— 寄存器、逻辑门、晶体管 —— 出于此种原因，我们没必要开发一个更好的操作系统内核”。

可能是，我们以为已经搞定了。现如今，我们正把传感器和计算能力塞进更多的设备里面，比如：把普通住宅改装为智能住宅，让所有东西都能联网（也就是：物联网）的时候。谷歌之所以开发 Fuchsia，可能是觉得 Linux 这样的内核并不适用于新设备。因此，他们想为新的世代研发出一个新的内核。(内核本身被称为 Magenta，它以谷歌近期的另一个实验性项目 LittleKernel 为基础)。

Linux 嵌入缺陷

Linux 用在小型计算设备上时，会有些问题。

01、Linux过于庞大

尽管 Linux 内核是模块化的，开发者可以去除多余的部分，但它还是会占用大量空间。这意味着要把 Linux 内核塞到一个价格便宜的微控制器里会比较困难，你必须选用更大、价格更高，更加耗电的处理器。

微软 Windows XP 系统有 4000 万行代码，Windows Vista 和 Windows 7 则达到了 5000 万行；源系统 Linux 3.6 内核代码有 1590 万行，而 Linux 发行版 Debian 系统代码行数更是多达恐怖的 6500 万行，这还是经软件厂商反复精简的结果。

02、Linux 不 “实时”

自动取款机、医疗产品和其他单一用途设备采用嵌入式操作系统，和它们不一样的是，Linux 是靠一个时间表来处理多任务的。虽然，这可最大限度地发挥通用计算机的性能，但却给那些需要精确定时的设备带来麻烦。

像 3D 打印机，汽车内部的很多电动控制装置等，都对精确定时有较高要求。如你想确保这些设备在某一微秒准时启动，你真的会不希望由一个进程来决定运行时间。

使用实时操作系统 (嵌入式系统) 的优点之一，就是不需要封堵任何东西。 你不需要运行一堆必须小心留神的东西。只需运行你写的软件，不会运行其他任何东西。

03、Linux 不安全

对于物联网应用来说，像 Linux 这种通用操作系统可能不太安全。

Linux 代码更多，这也意味着需要防范的漏洞也会更多，你必须使用防火墙或 VPN 来解决或封堵这些安全漏洞。

04、通信能力

但在软硬件通信方面，Linux 仍有很大优势。谷歌开发 Fuchsia 是希望把 Linux 和嵌入式系统这两者的长处结合起来。当今主流的嵌入式系统，包括：Free RTOS 和 ThreadX 等。

在嵌入式领域中，嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的应用。采用嵌入式实时操作系统 Free RTOS 可更合理、更有效地利用 CPU 资源，简化应用软件的设计，缩短系统开发时间，更好地保证系统的实时性和可靠性。

Free RTOS 是一个迷你的实时轻量级操作系统内核。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能、软件定时器、协程等，可基本满足较小系统的需要。

由于 Free RTOS 需占用一定的系统资源 (尤其是 RAM 资源)，只有 μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS 等少数实时操作系统能在小 RAM 单片机上运行。相对 μC/OS-II、embOS 等商业操作系统，FreeRTOS 操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行，其最新版本为 8.2.3 版。

在嵌入式领域，FreeRTOS 是不多的同时具有实行性，开源性，可靠性，易用性，多平台支持等特点的嵌入式操作系统。目前，FreeRTOS 已经发展到支持包含 X86，Xilinx，Altera 等多达 30 种的硬件平台，其广阔的应用前景已越来越受到业内人士的瞩目。

谷歌可能想要开发一个抽象程度达 Linux 水平，但性能、体量和实时性与 Free RTOS 相当的操作系统。 这样的操作系统有很大的价值，我觉得从理论上来说是可以办到的。只是以前从来没有人这么做过。

05、扩展性

如 Fuschia 针对的只是小型设备，它可能没有那么引人瞩目。但 Fuchsia 的开发人员有更远大的雄心，他们声称：该操作系统可扩展到智能手机和台式电脑上。从理论上讲，Fuchsia 可直接替代谷歌的 Android 和 Chrome OS。

Fuschia 开发规划

谷歌为什么要这么做？从零开始或许可以构建出更高效的操作系统，从而获得更高效的服务器 —— 谷歌一向都对这方面很感兴趣。兼容台式机有助于模拟大量小型设备同时运行，确保它们可在大规模使用的时候正常运行。

和开动一千台服务器，每台同时运行一千个同样的程序相比，启动一百万个小型设备要远远麻烦得多，不利于开展测试。

谷歌 Android 受到知识产权方面的限制，而一个全新的操作系统则没有这样的问题。 因为这是一个全新的设计，在知识产权方面它没有任何麻烦。 这可能是一个合理的假设，因为 Linux 确实存在一些难缠的知识产权问题。

别忘了，这可能纯粹是个学术研究。Fuchsia 开发人员表示，最终他们会发布这个操作系统，但可能还有很长的路要走，且目前也不清楚谷歌是否会支持这个项目。Android 生态系统已经是十分庞大（且正在开始和 Chrome book 合并）。且谷歌还在开发一个嵌入式的轻量级物联网操作系统 Brillo，它是一个 Android 简化版本 —— Brillo 正在形成一个成熟平台，而不仅仅是一个基础性的操作系统。

话又说回来，Unix 最开始也是一个志愿性项目，并没有贝尔实验室的正式立项，而 “林纳斯•托瓦兹” 最初开发 Linux 的时候也只是把它当作业余爱好。

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