小米官宣IoT平臺(tái)全面開(kāi)源：打造全生態(tài)系統(tǒng)澎湃OS能否成功？

11月16日，小米在「2023小米IoT生態(tài)伙伴大會(huì)」上宣布全面開(kāi)源Xiaomi Vela，Vela一詞源自拉丁語(yǔ)中船帆的含義，也是南方星空中最亮的星座之一。

Xiaomi Vela是小米基于開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)NuttX打造的物聯(lián)網(wǎng)嵌入式軟件平臺(tái)，能夠在各種物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺(tái)上提供統(tǒng)一的軟件服務(wù)，支持豐富的組件和易用的框架，打通碎片化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。

加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力

Xiaomi Vela遵循Apache 2.0開(kāi)源協(xié)議，對(duì)個(gè)人開(kāi)發(fā)者開(kāi)放模組、擴(kuò)展程序、互聯(lián)互通、小愛(ài)語(yǔ)音控制、開(kāi)發(fā)者社區(qū)等，將于12月1日正式開(kāi)放1000名內(nèi)測(cè)名額。

其實(shí)Xiaomi Vela三年前就出現(xiàn)了，它是小米在2020年11月推出的物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺(tái)，基于開(kāi)源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Embedded RTOS）NuttX開(kāi)發(fā)而成。NuttX是由Gregory Nutt在2007年開(kāi)源的操作系統(tǒng)核心，并在2019年被捐獻(xiàn)給Apache軟件基金會(huì)進(jìn)行商業(yè)化。

Xiaomi Vela繼承了NuttX系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)展 —— 原生支持POSIX接口的兼容，這意味著可以方便地移植Linux平臺(tái)的開(kāi)源庫(kù)和組件，為開(kāi)發(fā)者提供了更加便利的開(kāi)發(fā)環(huán)境；同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)資源的要求較小，但提供了與Linux系統(tǒng)相近的功能和性能，這意味著開(kāi)發(fā)者可以在相對(duì)較低的成本下獲得高性能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

為什么選擇NuttX？

POSIX標(biāo)準(zhǔn)原生支持：NuttX對(duì)POSIX API有原生支持，極大的簡(jiǎn)化開(kāi)源軟件移植，方便代碼復(fù)用，而其它RTOS通常只兼容少部分的POSIX接口，需要適配層把POSIX API轉(zhuǎn)成內(nèi)部API。

模塊化設(shè)計(jì)：所有組件甚至組件內(nèi)部特性，都可以通過(guò)配置Kconfig來(lái)調(diào)整或關(guān)閉，可按需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行裁剪，適用于不同產(chǎn)品形態(tài)。

代碼精簡(jiǎn)：所有組件都是從頭編碼，專門對(duì)代碼和數(shù)據(jù)做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，NuttX實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的所有功能，但是最終生成的代碼尺寸還是可以很?。ㄗ钚∨渲貌坏?2KB，最大配置不超過(guò)256KB）。

功能完整度高：NuttX本身提供了豐富的OS組件，集成了文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形庫(kù)和驅(qū)動(dòng)框架。

從縱向看，NuttX和傳統(tǒng)操作系統(tǒng)一樣由調(diào)度子系統(tǒng)、文件子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、圖形子系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)組成；從橫向看，NuttX向上給應(yīng)用程序提供了POSIX和ANSI定義的標(biāo)準(zhǔn)C/C++接口。

對(duì)于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的組件（比如各種外設(shè)），NuttX通常會(huì)提供兼容Linux的API。向下NuttX定義了Arch API、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)接口、display驅(qū)動(dòng)接口，以及各種總線和外設(shè)的lower half驅(qū)動(dòng)接口，使得芯片廠商能夠規(guī)范、快速地完成移植工作。下圖中數(shù)量眾多的藍(lán)色模塊就是NuttX實(shí)現(xiàn)的各種功能。

NuttX的系統(tǒng)架構(gòu)子系統(tǒng)介紹

Xiaomi Vela的系統(tǒng)架構(gòu)

Xiaomi Vela的底層NuttX內(nèi)核：提供最基本的任務(wù)調(diào)度、跨進(jìn)程間通信、文件系統(tǒng)等基礎(chǔ)OS功能，同時(shí)也提供簡(jiǎn)潔高效的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、輕量級(jí)的TCP/IP協(xié)議棧和電源管理等組件。

Xiaomi Vela的應(yīng)用框架：分為上下兩層。上層是針對(duì)不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的定制，其中包括多媒體應(yīng)用框架、傳感器應(yīng)用框架、Cloud SDK和AI SDK等。多媒體應(yīng)用框架提供了音頻、視頻等多媒體處理能力，開(kāi)發(fā)者可以利用這些能力開(kāi)發(fā)出音視頻播放、錄制等應(yīng)用；傳感器應(yīng)用框架則提供了與各種傳感器交互的接口和方法，開(kāi)發(fā)者可以方便地獲取傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理；Cloud SDK和AI SDK提供了與云平臺(tái)和人工智能技術(shù)相關(guān)的接口和工具，使得開(kāi)發(fā)者能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)設(shè)備與云端進(jìn)行連接，并實(shí)現(xiàn)更加智能化的功能。

下層是為擴(kuò)展系統(tǒng)服務(wù)提供支持，包括藍(lán)牙連接、OTA服務(wù)、數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)服務(wù)、安全服務(wù)，以及圖形用戶界面和腳本語(yǔ)言的支持等。藍(lán)牙連接框架使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以與其他設(shè)備進(jìn)行無(wú)線連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互；OTA服務(wù)框架則為設(shè)備的遠(yuǎn)程升級(jí)提供了支持，開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)OTA服務(wù)框架對(duì)設(shè)備進(jìn)行固件升級(jí)，提供更好的用戶體驗(yàn)；數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)服務(wù)框架提供了對(duì)設(shè)備本地?cái)?shù)據(jù)的管理和存儲(chǔ)能力，開(kāi)發(fā)者可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀??；安全服務(wù)框架則保障了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)安全和通信安全，提供了加密、認(rèn)證等安全機(jī)制；圖形用戶界面和腳本語(yǔ)言的支持使得開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)圖形界面進(jìn)行交互式開(kāi)發(fā)，并通過(guò)腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)更加靈活的應(yīng)用邏輯。

Xiaomi Vela的開(kāi)發(fā)者工具：除了常見(jiàn)的Logger和Debugger工具，還提供Emulator工具來(lái)幫助開(kāi)發(fā)者提升調(diào)試效率，使用Emulator開(kāi)發(fā)者可以利用PC端豐富的調(diào)試工具和調(diào)試信息，降低嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和調(diào)試的難度。

Xiaomi Vela快應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具

隨Xiaomi Vela一同發(fā)布的還有Aiot-IDE，官方稱這是用于開(kāi)發(fā)Xiaomi Vela快應(yīng)用的工具，在小米智能穿戴（Wearable）設(shè)備上進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，此類應(yīng)用統(tǒng)稱為Xiaomi Vela快應(yīng)用，允許一次開(kāi)發(fā)多設(shè)備運(yùn)行。Aiot-IDE基于VS Code進(jìn)行開(kāi)發(fā)，此外快應(yīng)用的開(kāi)發(fā)也類似網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)。

點(diǎn)擊運(yùn)行，可以啟動(dòng)模擬器，快應(yīng)用代碼可以直接跑起來(lái)；點(diǎn)擊調(diào)試，也可以啟動(dòng)模擬器，并且打開(kāi)調(diào)試窗口，調(diào)試窗口與chrome調(diào)試面板類似；點(diǎn)擊打包，可以將快應(yīng)用代碼打包成一個(gè)測(cè)試的rpk包；點(diǎn)擊發(fā)布，可以將快應(yīng)用代碼打包成一個(gè)正式的rpk包。

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷增多和復(fù)雜性的提升，操作系統(tǒng)需要更好地支持設(shè)備之間的互聯(lián)互通，并提供更強(qiáng)大的安全性和穩(wěn)定性。小米推出Vela系統(tǒng)是為了加強(qiáng)其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

除了Xiaomi Vela，小米在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域還有其他的布局和產(chǎn)品。小米推出了一系列智能家居產(chǎn)品，如智能攝像頭、智能插座、智能燈泡等，這些產(chǎn)品可以通過(guò)Vela實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。其次，小米還開(kāi)展了智能穿戴設(shè)備的研發(fā)，如智能手環(huán)、智能手表等，這些設(shè)備也可以通過(guò)Vela系統(tǒng)與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和控制。

此外，小米還在智能汽車領(lǐng)域有所布局，推出了小米汽車解決方案，以實(shí)現(xiàn)智能車聯(lián)網(wǎng)。最新消息顯示，11月15日，在工信部發(fā)布的新產(chǎn)品公示中，兩款小米的純電動(dòng)轎車在列，顯示企業(yè)名稱為“北京汽車集團(tuán)越野車有限公司”，意味著小米的首車SU7可能會(huì)先和北汽合作生產(chǎn)。

小米對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略是通過(guò)提供完整的生態(tài)系統(tǒng)，以滿足用戶在不同場(chǎng)景下的物聯(lián)網(wǎng)需求，結(jié)合眼下小米汽車的推出，小米“人車家”全生態(tài)即將完成閉環(huán)，聯(lián)動(dòng)已蓄勢(shì)待發(fā)。Xiaomi Vela即可以用來(lái)滿足小米在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的需求，也成功將汽車、手機(jī)和穿戴等設(shè)備聯(lián)連成一張網(wǎng)。

HyperOS的誕生

在萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，各種設(shè)備涉及的操作系統(tǒng)分支之復(fù)雜、數(shù)量之龐大，不同系統(tǒng)及協(xié)議之間造成的生態(tài)連接隔閡，可能超過(guò)了很多人的想象。如何將MIUI、Vela、Mina、車機(jī)OS四個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行融合，小米已經(jīng)到了需要跨越的時(shí)刻。

當(dāng)小米澎湃OS正式版在10月17日完成封包后，雷軍第一時(shí)間通過(guò)微博向外官宣。而這項(xiàng)工作，小米從2017年就已經(jīng)開(kāi)始了，目標(biāo)就是以一套融合的系統(tǒng)框架統(tǒng)一支持全生態(tài)設(shè)備與應(yīng)用，才有了今天的澎湃OS（HyperOS）。澎湃OS是基于AOSP和Vela的融合系統(tǒng)，根據(jù)小米官方的說(shuō)法，澎湃OS是基于深度進(jìn)化的Android以及自研的Vela系統(tǒng)融合，重寫底層構(gòu)架，和華為鴻蒙OS相似。

在內(nèi)核層，澎湃OS融合了Linux原生內(nèi)核和自研的Vela內(nèi)核，重構(gòu)了性能調(diào)度、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、文件管理等各個(gè)基礎(chǔ)模塊，支持200多個(gè)處理器平臺(tái)、20多種文件系統(tǒng)。另外，經(jīng)過(guò)深入內(nèi)核的底層重構(gòu)，澎湃OS罕見(jiàn)地將出廠固件控制在8.75GB以下，對(duì)比蘋果iOS當(dāng)前的固件大小為11.36GB。

在系統(tǒng)內(nèi)核層之上的服務(wù)與框架層，澎湃OS并沒(méi)有舍棄Android服務(wù)，而是將其服務(wù)框架和自研Vela系統(tǒng)的服務(wù)框架，都納入其中：全新打造了8大子系統(tǒng)，并且其中全新的AI子系統(tǒng)融合大模型能力，成為整個(gè)系統(tǒng)的“智能大腦”。

而HyperConnect跨端層，澎湃OS則是打破了硬件設(shè)備的隔閡，讓所有設(shè)備可以統(tǒng)一連接協(xié)議，并且實(shí)時(shí)通信，最終構(gòu)建“人車家”全生態(tài)的智能世界。在整個(gè)OS搭建過(guò)程中分歧點(diǎn)主要是在汽車OS的架構(gòu)設(shè)計(jì)上，相較于手機(jī)和IoT終端，車機(jī)OS搭建就要顯得復(fù)雜很多，例如主動(dòng)駕駛、座艙的屏幕、車機(jī)互聯(lián)以及底層的車控設(shè)計(jì)到大量的整合，是一個(gè)龐大的工程問(wèn)題。

值得一提的是，澎湃OS打造了貫穿內(nèi)核層、服務(wù)框架層、跨端層的全端安全系統(tǒng)，尤其是內(nèi)核層啟用了完全獨(dú)立的「自研微內(nèi)核安全系統(tǒng)」，保障了安全從最底層實(shí)現(xiàn)。

澎湃OS與MIUI的區(qū)別

澎湃OS相較于MIUI有著明顯的區(qū)別。MIUI作為小米早期推出的系統(tǒng)，雖然在用戶群體中很受歡迎，但隨著小米生態(tài)設(shè)備種類的增多，MIUI的版本也變得越來(lái)越多樣化，與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的兼容性也變得不穩(wěn)定。這導(dǎo)致了用戶在使用不同設(shè)備時(shí)，界面和體驗(yàn)上的不一致性，影響了整體的用戶體驗(yàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，小米推出了澎湃OS。

澎湃OS通過(guò)基于深度定制的安卓系統(tǒng)與Vela系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)了所有小米設(shè)備的統(tǒng)一操作界面和使用體驗(yàn)。澎湃OS不僅適配小米手機(jī)，還能應(yīng)用于小米的各類生態(tài)設(shè)備，如小米電視、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等。這樣一來(lái)，不論用戶使用何種小米設(shè)備，都能享受到統(tǒng)一的操作界面、一致的交互邏輯和流暢的使用體驗(yàn)，解決了MIUI系統(tǒng)碎片化的問(wèn)題，為小米品牌的一體化發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

可以看出，小米已經(jīng)在為擴(kuò)大澎湃OS的生態(tài)體系，通過(guò)開(kāi)源平臺(tái)、能力開(kāi)放等吸引更多軟硬件合作伙伴接入。然而，想要獲得更多軟硬件廠商和開(kāi)發(fā)者的認(rèn)可，“姍姍來(lái)遲”的小米澎湃OS，要經(jīng)歷市場(chǎng)與時(shí)間的雙重檢驗(yàn)。