Microsoft Azure Sphere技術(shù)方案的探究

在之前的文章—《Amazon推廣AWS IoT的最后一塊拼圖：a：FreeRTOS》中，筆者曾介紹“a：FreeRTOS”是Amazon整體物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)策略的一環(huán)，而目前在云端市場(chǎng)上最具份量的業(yè)者，除了Amazon的AWS（Amazon Web Services）外，就是Microsoft的Azure與Google的GCP（Google Cloud Platform）或稱Google Cloud，更次則為IBM Cloud。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的前端技術(shù)布局，Google早在2015年5月就提出Android Things（更早之前稱為Brillo）為物聯(lián)網(wǎng)前端裝置所用的操作系統(tǒng)，Amazon則在2017年11月提出a：FreeRTOS，而Microsoft直到2018年4月才提出相似定位的技術(shù)方案，稱為Azure Sphere。

Azure Sphere MT3620 Development Kit

Azure Sphere基本介紹

Azure Sphere是由三部分所構(gòu)成，一個(gè)是微控制器芯片（MCU）、一個(gè)是在微控制器芯片上執(zhí)行的嵌入式操作系統(tǒng)（OS），還有一個(gè)是與之對(duì)應(yīng)的云端服務(wù)。真正與Android Things、a：FreeRTOS對(duì)應(yīng)抗衡的是Azure Sphere OS。

在這里先說(shuō)明一點(diǎn)名稱的典故，Microsoft與其云端服務(wù)有關(guān)的方案多會(huì)冠上Azure一詞，例如其物聯(lián)網(wǎng)云端服務(wù)稱為Azure IoT，其中又包含了Azure IoT Hub、Azure IoT、Azure IoT Edge、Azure IoT Central、Azure IoT Suite等，而去年第二季，Microsoft推出放置于客戶端執(zhí)行的Azure云單執(zhí)行環(huán)境方案則稱為Azure Stack，以Azure開(kāi)頭為名的軟件、服務(wù)、技術(shù)方案有非常多。

Sphere（球體）一詞在信息技術(shù)（IT）產(chǎn)業(yè)相當(dāng)常用，一些知名的軟件多以此為名，如IBM的中間件WebSphere，VMware的虛擬化系統(tǒng)軟件vSphere等。（題外話，信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)愛(ài)用的另外一個(gè)詞是Cube（立方體），多用在硬件上，但不知為何，以Cube為名的硬件產(chǎn)品多半不熱銷(xiāo)，如Steve Jobs（賈柏斯）創(chuàng)立的NeXT所推出的NeXTCube工作站，之后在Apple時(shí)期推出的PowerPC G4 Cube桌面計(jì)算機(jī)也是賣(mài)一年就停產(chǎn)，其他如Nintendo（任天堂）的GameCube游樂(lè)器、ASUS（華碩）的CUBE with Google TV。）

回歸正題，Microsoft提出的Azure Sphere，與Amazon、Google不同的地方在于強(qiáng)調(diào)全層面、全環(huán)節(jié)的安全性，安全性從MCU芯片的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段就已經(jīng)進(jìn)行要求，然后OS操作系統(tǒng)也是。最后聯(lián)機(jī)運(yùn)作時(shí)，將數(shù)據(jù)傳遞到云端的過(guò)程標(biāo)榜安全芯片、安全軟件、安全云端服務(wù)。

在具體發(fā)展上，Microsoft與聯(lián)發(fā)科合作，以聯(lián)發(fā)科的MT3620芯片來(lái)發(fā)展Azure Sphere MCU，從目前的報(bào)導(dǎo)來(lái)看，Microsoft有意以自家品牌推廣此芯片，因?yàn)樾酒獯蛴icrosoft字樣，但估計(jì)為了擴(kuò)大與加速發(fā)展，也會(huì)實(shí)行與Amazon相同政策，即廣泛對(duì)芯片商提供Azure Sphere認(rèn)證，合乎其安全規(guī)范則可使用，或者是授權(quán)芯片電路技術(shù)供他人量產(chǎn)。

Azure Sphere OS未來(lái)發(fā)展

至于Azure Sphere OS方面，Microsoft已坦言是以Linux為基礎(chǔ)所修改成，COMPUTEX展上的Azure Sphere方案解說(shuō)人員表示，未來(lái)有可能將Azure Sphere OS的源代碼開(kāi)放出來(lái)，目前仍在封閉階段。

至此有一個(gè)疑問(wèn)：Azure Sphere OS需要多少硬件效能與硬件資源才能執(zhí)行？目前這方面的信息尚未完整，但以MT3620芯片來(lái)推敲，至少需要500MHz Cortex－A7、4MB SRAM系統(tǒng)內(nèi)存才行。另外，芯片內(nèi)有個(gè)Pluton（冥王星）安全子系統(tǒng)，是另一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)在運(yùn)作，該系統(tǒng)有一個(gè)Cortex－M4F核心，搭配特有的Pluton引擎，來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片層面的安全性。

微軟的物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)體系：連網(wǎng)微控制器（MCU）、Linux核心，與Azure Sphere云端服務(wù)

芯片內(nèi)針對(duì)I／O部份也使用2個(gè)Cortex－M4F核心，在Wi－Fi無(wú)線收發(fā)方面則再用一個(gè)晶心科技（Andes）的N9核心。有趣的是，過(guò)去聯(lián)發(fā)科于2014年針對(duì)創(chuàng)客提出的LinkIt Connect 7681，其芯片MT7681的核心就是使用N9，而聯(lián)發(fā)科也有投資晶心。

以4MB內(nèi)存來(lái)看，Azure Sphere OS正好介于Android Things與a：FreeRTOS間，Android Things官方要求32MB～64MB以上內(nèi)存，a：FreeRTOS則是16KB～64KB，看來(lái)科技大廠對(duì)物聯(lián)網(wǎng)前端裝置的終極硬件規(guī)格形貌，仍在嘗試探索中。

小結(jié)

另外，各位可能會(huì)好奇Azure Sphere支持的通訊協(xié)議，就目前所知，似乎僅支持Wi－Fi一類，然而多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)為了加速普及化，多半廣泛支持多種通訊協(xié)議，即便是Apple的HomeKit都支援Wi－Fi與藍(lán)牙（Bluetooth）兩類。因此，Azure Sphere仍在很前期的發(fā)展階段，講究的是三環(huán)節(jié)的完整串連，各環(huán)節(jié)的發(fā)展都很初步，未來(lái)才可能擴(kuò)展延伸強(qiáng)化。

至于云端服務(wù)方面，則是由Microsoft自家的Azure云端服務(wù)提供全程加密，另外前述的各類Azure IoT服務(wù)與軟件也能與之呼應(yīng)。其他的支持項(xiàng)目當(dāng)然也包含Microsoft最知名的程序開(kāi)發(fā)工具Visual Studio。

最后，由于要500MHz Coretex－A7核心、4MB內(nèi)存，筆者估計(jì)，短期內(nèi)無(wú)法使用于電池運(yùn)作的物聯(lián)網(wǎng)裝置上。事實(shí)上，現(xiàn)有的Microsoft介紹中，似乎都是暗示電冰箱、洗衣機(jī)等有插頭的家電內(nèi)使用Azure Sphere，或者M(jìn)icrosoft未來(lái)會(huì)再推行適合電池運(yùn)作的Azure Sphere方案。

作者：陸向陽(yáng)

審核編輯：符乾江