IoT におけるリアルタイム アプリケーションの需要の高まりにおける Zephyr RTOS の役割

軽量のオープンソース オペレーティング システムである RTOS は、特に低リソース デバイス向けに Linux Foundation によって開発されました。 特に、厳密なタイミングに従ってリアルタイム アプリケーションを実行する IoT デバイスを対象としています。 軽量アーキテクチャ、拡張性、クラウド統合、特に安全性とセキュリティ機能を考慮すると、IoT エコシステムのプラットフォームを確立するための最良のオプションの 1 つです。

2020 年、 Facebook と Google が次世代製品にこのオペレーティング システムを使用することを決定したため、Zephyr RTOS は技術的な見出しを飾りました。 両社は、この OS を選択した最も重要な理由のいくつかとして、Zephyr RTOS のセキュリティ、そのオープンソースの性質、および専門家の強固なコミュニティを指摘しました。

IoT とリアルタイム コンピューティングが革新的なテクノロジーとして登場し、現代生活のさまざまな側面に存在感を示すようになるにつれて、Zephyr RTOS は必然的に重要な役割を果たします。 これらは必ずしも有名な技術になるわけではありませんが、技術に裏付けられたさまざまな活動の重要なプロセスに存在します。

Zephyr RTOS とリアルタイム アプリケーション

簡単に言えば、 Zephyr RTOS は、リアルタイム アプリケーションを実行する IoT および組み込みシステムに最適なオペレーティング システムの 1 つであるため、リアルタイム アプリケーションの需要が高まるにつれて重要になります。 医療、運輸、製造などのさまざまな業界は、重要な機能をサポートするために大量のデータの収集とリアルタイム処理を伴う「スマート」な運用に移行しています。 Zephyr RTOS は、マイクロコントローラーからワークステーション、サーバーに至るまで、さまざまなデバイスで使用できる信頼性の高いオープンソース オペレーティング システムを提供します。

現在、多くの業界は自動化、遠隔監視、予防保守ルーチンに依存しており、これらには膨大な量のデータの収集とリアルタイム分析が必要です。 現在、データの収集と処理を一元化することは、特に複数のセグメントや複数の場所にまたがる業務の場合には現実的ではありません。 ほぼすべての組織が分散化と民主化に傾いています。

ペースの速いビジネス環境は、分散型構造の台頭への道を開きます。 集中化は、迅速な意思決定と動的な運用のニーズと両立しません。 それは競争力に対するハードルです。 これは、集中サーバーを通じてビジネスを監視するのと比較して、分散して動作するリアルタイム アプリケーションが好まれる理由を示しています。

リアルタイム アプリケーションのニーズの高まりに対応

オペレーティング システムは、ハードウェア コンポーネントとソフトウェア コンポーネントの間のリンクとして機能します。これらのコンポーネントはすべて、IoT エコシステムとリアルタイム アプリケーションの動作に不可欠です。 リソース管理を担当します。 タスクのスケジュール設定と、アプリとハードウェア間の通信において重要な役割を果たします。 IoT エコシステムのリアルタイム アプリケーションに関しては、オペレーティング システムがプロセス、通信、データ送信の効率を決定します。

そのため、IoT におけるリアルタイム アプリの操作は、どのような種類のオペレーティング システムでも処理できるわけではありません。 これは、リアルタイム アプリケーション向けに設計された OS、つまりタイミング制約の重要性、またはタスクを正確かつ予測可能に完了する必要性を強調する OS に委ねられる必要があります。

また、リアルタイム OS は決定論的に動作するように構築されており、タスクのスケジューリングと割り込みの処理に厳格なルールが確実に適用されます。 特に自動運転車の操作、工場オートメーション、医療機器の適切な機能などの機密性の高いアプリケーションに関しては、重要なタスクが迅速に実行されるようにしながら、遅延を可能な限り低く抑えるように設計されています。

特に、Zephyr RTOS は、次の利点を備えたリアルタイム OS を提供します。

• オープンソース– RTOS がオープンソースであることは必須ではありませんが、IoT エコシステムの構築に関しては、アクセスの容易さ、透明性、および変更の導入機能を確保するためにオープンソース コンポーネントを利用することが望ましいです。必要なときはいつでも。
• 軽量なアーキテクチャと顕著な効率– IoT デバイスは通常、リソースが限られているため、利用可能なリソースを最も効率的に使用するオペレーティング システムを使用することが唯一の意味があります。機能や特長を損なうことなく軽量化する必要があります。
• スケーラブル– IoT エコシステムは、運用と組織の成長に伴って拡大し続けます。ただし、デバイスの数を削減する必要がある場合もあります。 したがって、関連するデバイスのオペレーティング システムを選択する際には、スケーラビリティが重要な要素となります。 変化するニーズに対応できないことは大きなハンディキャップです。
• 広範な構成可能性– リアルタイム アプリケーションはさまざまなシナリオやセットアップで使用されるため、RTOS は高度な構成可能またはカスタマイズ可能である必要があります。

これらの利点は、IoT におけるリアルタイム アプリの需要の高まりに Zephyr RTOS がどのように対応するかに貢献します。 そのオープンソースの性質は、たとえば、コラボレーションとイノベーションの促進に役立ちます。 開発者や貢献者を集めて、途中で遭遇する問題に協力して対処しながら、より便利な機能の構築を支援します。 さらに、オープンソースであることにより、IoT エコシステムの成長やリアルタイム アプリケーションの開発における大きな障害となるコストの壁も排除されます。

一方、軽量でスケーラブルな設計により、幅広いデバイスに対する堅牢なサポートが保証されます。 特定のデバイスが、特に一部のソフトウェア、OS、アプリと互換性がない最大の理由の 1 つは、ハードウェアの制限です。 Zephyr RTOS を使用すると、特定のニーズに応じて簡単に構成および拡張できる本格的で機能的かつ効率的な OS を提供することで、より多くのデバイスが拡大するリアルタイム IoT エコシステムの一部となり、さまざまなシナリオのニーズに対応できるようになります。

リアルタイムアプリ開発の恩恵

Meta (Facebook) の元エンジニアリング マネージャーであるRic Wheeler 氏は、Zephyr RTOS が将来の Meta 製品の一部として選択されたことについて楽観的な見方を示し、「RTOS イノベーションのペースを加速する上で大きな有望性を示している」と述べました。

Zephyr は、開発者が信頼性が高く応答性の高いシステムを構築できる信頼性の高い基盤を提供するため、リアルタイム アプリケーションの進歩と拡張に役立ちます。 この OS は、現実世界で有意義なリアルタイム アプリケーション操作を行うために重要な低遅延通信を実現することでも注目に値します。 Zephyr の機能を使用すると、開発者は厳密なタイミングのニーズと望ましい応答性を満たすことができる IoT デバイス用のアプリやソフトウェアを作成できます。

Zephyrはすでにさまざまな業界のさまざまな製品に使用されています。 これは、動物追跡装置、災害検出および予測システム、子供用カーシート、モーションセンサー、スマートサーキットブレーカー、その他のスマートホームデバイス、補聴器、物流および生産アクセサリに使用されています。 産業用 IoT システムでは、Zephyr はエッジ コンピューティング プラットフォームの一部として利用され、リアルタイムのデータ収集と処理を実現し、運用効率とシステム全体のパフォーマンスを向上させます。

Zephyr RTOS は、リアルタイム アプリケーションの開発と展開を進めるのに間違いなく役立ち、より多くのデバイスをリアルタイム データ処理に使用できるようになります。 これは、単一目的の低リソースの接続デバイスに電力を供給するだけでなく、デバイスがリアルタイム アプリを実行し、リアルタイム操作の一部としてさまざまな業界の業務を改善できるようにします。