請(qǐng)保留 -> 【作者：張佩】

鴻蒙在HDC 2019上作為最重要的產(chǎn)品被隆重推出，現(xiàn)在已經(jīng)為世人所知。它的三個(gè)重要特點(diǎn)是：

第一，它基于微內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)，可以很好地運(yùn)行于IoT及安全相關(guān)的嵌入式場(chǎng)景中；
第二，它是分布式架構(gòu)，使得它可以很好地運(yùn)行于多端協(xié)作的場(chǎng)景；
第三，它面向的是全場(chǎng)景的應(yīng)用，囊括了像智能穿戴這樣的IoT設(shè)備、智慧大屏、智能終端以及PC機(jī)等。其中榮耀大屏（電視）是它第一個(gè)產(chǎn)品。

鴻蒙OS主要特性速覽和解析

全場(chǎng)景應(yīng)用：微內(nèi)核和鴻蒙OS要分開(kāi)看

讓一個(gè)OS實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景是很困難的，Windows系統(tǒng)嘗試過(guò)失敗了，基于Linux內(nèi)核的眾多OS應(yīng)該在各種場(chǎng)景中都存在著，但它們是不同公司的不同OS產(chǎn)品組成的。某種意義上，蘋(píng)果的OS有點(diǎn)全場(chǎng)景的意思，翻蓋了可穿戴、智能終端到PC。但從資料看，蘋(píng)果的多端OS的系統(tǒng)架構(gòu)并未統(tǒng)一，雖然有信息認(rèn)為它們?cè)诔y(tǒng)一的方向做。

那么，可想而知，華為要讓HarmonyOS做到全場(chǎng)景應(yīng)用支持，這件事情本身會(huì)有多困難了。從它現(xiàn)在公布的資料可知，鴻蒙OS現(xiàn)在支持多種內(nèi)核。我認(rèn)為這其實(shí)是它自研的微內(nèi)核的能力尚淺，在智能終端和桌面這樣的傳統(tǒng)功能很重的應(yīng)用中，微內(nèi)核還無(wú)法勝任，而需要借力Linux內(nèi)核甚至安卓系統(tǒng)的一些能力。

內(nèi)核是可替換的，是鴻蒙OS的一個(gè)重大特征。視角切換到安卓OS，它其實(shí)也不綁定Linux內(nèi)核，而是通過(guò)HAL來(lái)抽象底層的內(nèi)核實(shí)現(xiàn)，但其十余年的發(fā)展至今，實(shí)際產(chǎn)品都只綁定Linux這個(gè)內(nèi)核的。因?yàn)楫吘挂獙?shí)現(xiàn)內(nèi)核可替換，是一件很費(fèi)事的系統(tǒng)工程，難度很大的。鴻蒙OS能做到3個(gè)內(nèi)核兼容可替，技術(shù)上是很牛叉的事情。

具體是怎么做到的？業(yè)界的一種標(biāo)準(zhǔn)做法是POSIX兼容。如果鴻蒙微內(nèi)核是POSIX兼容的話(huà)，就相對(duì)容易。但從它已經(jīng)開(kāi)源的LiteOS來(lái)看，其并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)POSIX接口。所以具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，尚要等到鴻蒙的微內(nèi)核開(kāi)源了再看。

OS其實(shí)是一種操作環(huán)境，內(nèi)核是用戶(hù)看不到的部分。在討論鴻蒙OS的時(shí)候，它更多表示的的是它的上層的軟件框架和運(yùn)行環(huán)境。鴻蒙微內(nèi)核只是它兼容的內(nèi)核之一。華為當(dāng)前宣稱(chēng)的一些基于鴻蒙OS的場(chǎng)景能力如智能終端，是基于Linux內(nèi)核的。

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現(xiàn)在猜測(cè)是，鴻蒙OS的三種內(nèi)核，分別用來(lái)適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景：LiteOS內(nèi)核用于可穿戴和IoT場(chǎng)景、Linux內(nèi)核用于智能終端應(yīng)用場(chǎng)景、鴻蒙微內(nèi)核使用于安全相關(guān)場(chǎng)景如TEE。華為希望今后Harmony微內(nèi)核能力會(huì)逐漸增強(qiáng)，并最終替代LiteOS和Linux內(nèi)核的能力。

分布式架構(gòu)

分布式這種OS架構(gòu)在傳統(tǒng)意義上，是運(yùn)行于服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心上的，比如分布式文件服務(wù)器、分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。在終端上使用分布式架構(gòu)，它的出發(fā)點(diǎn)其實(shí)是對(duì)于IoT時(shí)代萬(wàn)物互聯(lián)的思考。當(dāng)終端的IoT設(shè)備越來(lái)越多，不得不考慮它們之間更便捷、有效的互聯(lián)通訊的時(shí)候，一個(gè)存在于端上的分布式OS，就有了其存在的價(jià)值了。

端上的分布式OS場(chǎng)景現(xiàn)在可以舉兩個(gè)例子：

第一是智能汽車(chē)場(chǎng)景。華為要以鴻蒙OS來(lái)控制汽車(chē)，不僅是車(chē)機(jī)，還能觸達(dá)終端傳感器。因?yàn)樗炎约旱能?chē)業(yè)務(wù)定位為汽車(chē)Tier 1方案商，硬件方案恰是它的分內(nèi)業(yè)務(wù)，所以華為有能力在汽車(chē)的各種大大小小的芯片上，應(yīng)用其鴻蒙OS。在傳感器MCU上，它運(yùn)行IoT版本的鴻蒙系統(tǒng)；在車(chē)機(jī)芯片上，它運(yùn)行Linux版本的鴻蒙系統(tǒng)；在駕駛控制域芯片上，它運(yùn)行微內(nèi)核版本的鴻蒙系統(tǒng)。幾十個(gè)不同版本的鴻蒙OS在車(chē)?yán)锩孢\(yùn)行，聯(lián)合在一起就是一個(gè)很具規(guī)模的分布式場(chǎng)景。

第二是各種智能終端在實(shí)際生活中的應(yīng)用場(chǎng)景，典型的如智能家居、移動(dòng)辦公等場(chǎng)景。HDC上華為做了一個(gè)移動(dòng)辦公的生動(dòng)演示，雖然并非基于鴻蒙OS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但它是分布式智能辦公的一種運(yùn)用。演示時(shí)，女主角將華為手機(jī)映射到PC上，可以在PC看到手機(jī)的整個(gè)屏幕，操作方法也完全和手機(jī)上一樣的。這種模式給她的辦公帶來(lái)了兩種便利：第一，可以用PC的鼠鍵來(lái)操作和打字；第二，手機(jī)和PC間的數(shù)據(jù)共享十分直接，操作手機(jī)上的數(shù)據(jù)，就像在PC本地上操作文件管理器一樣。

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它的分布式框架實(shí)現(xiàn)了四種能力：公共通信平臺(tái)，分布式數(shù)據(jù)管理，分布式能力調(diào)度和虛擬外設(shè)。

分布式是一種比較高層次的架構(gòu)，基于任何系統(tǒng)都可以搭建出不同的分布式架構(gòu)。但華為想通過(guò)統(tǒng)一的鴻蒙系統(tǒng)來(lái)考慮和實(shí)施端上的分布式架構(gòu)，其最大的好處是開(kāi)發(fā)環(huán)境和應(yīng)用生態(tài)的統(tǒng)一，能把蛋糕做得更精更大。

它可以提供統(tǒng)一的應(yīng)用接口，而將分布式相關(guān)的底層技術(shù)隱藏起來(lái)，對(duì)應(yīng)用開(kāi)發(fā)者透明，使開(kāi)發(fā)者能夠聚焦自身業(yè)務(wù)邏輯，像開(kāi)發(fā)同一終端一樣開(kāi)發(fā)跨終端分布式應(yīng)用，也使最終消費(fèi)者享受到強(qiáng)大的跨終端業(yè)務(wù)協(xié)同能力為各使用場(chǎng)景帶來(lái)的無(wú)縫體驗(yàn)。

確定性和高性能

這是華為的一個(gè)純粹的技術(shù)表述。它包含了兩個(gè)很不容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)點(diǎn)：軟件操作的延時(shí)確定性，IPC的高效性。任何一個(gè)系統(tǒng)如果能在這兩點(diǎn)上做好了，其系統(tǒng)一定是非常安全和高效的。但現(xiàn)在華為在這兩個(gè)點(diǎn)上只透露了籠統(tǒng)的結(jié)論，沒(méi)有具體的過(guò)程數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)方法。

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從它簡(jiǎn)單的論述中，我大概的推論是：它有一個(gè)確定時(shí)延引擎，可以確定一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，根據(jù)它提供的信息，調(diào)度器可以相對(duì)確定地安排多個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)和執(zhí)行時(shí)間片。和通用的調(diào)度器算法相比，這種實(shí)現(xiàn)的一個(gè)非常重要的不同處是，調(diào)度器知道更多的任務(wù)的執(zhí)行細(xì)節(jié)。一般的調(diào)度器都是完全通用的，不需要對(duì)具體的任務(wù)有任何知識(shí)的；在鴻蒙這里，調(diào)度器卻能夠知道任務(wù)的一個(gè)大概的執(zhí)行時(shí)間。這種情況下，調(diào)度器可以安排出更緊密的調(diào)度秩序，從而提高調(diào)度效率。華為宣稱(chēng)它們將任務(wù)的響應(yīng)時(shí)延降低了25.7%。

另外，華為宣稱(chēng)對(duì)IPC進(jìn)行了很好的優(yōu)化，使得進(jìn)程間通信效率提升了5倍。可能是和原生的安卓系統(tǒng)進(jìn)行比較。

安全可信

安全性首先來(lái)自于微內(nèi)核的“微”。在HDC上終端總裁余承東對(duì)此有過(guò)專(zhuān)業(yè)的表述，就是他們首次通過(guò)形式化驗(yàn)證的方法，驗(yàn)證了鴻蒙微內(nèi)核的安全性。形式化驗(yàn)證是很夸張的一個(gè)東西，HDC上還提供了一個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)該是可供參考的：一行代碼如果要完成形式化驗(yàn)證，需要為它寫(xiě)100行驗(yàn)證代碼。

這是非常夸張的比例，基于這個(gè)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)內(nèi)核就不可能完成形式化驗(yàn)證，比如Linux內(nèi)核現(xiàn)在即便精簡(jiǎn)之后也超過(guò)千萬(wàn)行的代碼量，形式化驗(yàn)證就需要編寫(xiě)10億行代碼，這在現(xiàn)實(shí)工程中幾乎是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

一個(gè)典型的微內(nèi)核代碼量是1w行左右。這只是一個(gè)大概的量級(jí)，具體不同的實(shí)現(xiàn)有高有低。如用于教學(xué)的Minix系統(tǒng)的內(nèi)核大概4K行，工業(yè)上應(yīng)用廣泛的OKL4內(nèi)核約8K行。但也有代碼量多的，比如開(kāi)源的面向智能終端應(yīng)用的Fuchsia系統(tǒng)的內(nèi)核，它現(xiàn)在有約6w行代碼，這是目前所知的最為復(fù)雜的微內(nèi)核實(shí)現(xiàn)。華為稱(chēng)鴻蒙微內(nèi)核是Linux的千分之一，那么大概是4w行左右的樣子。

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從公開(kāi)的信息看，鴻蒙的微內(nèi)核的某個(gè)版本應(yīng)該是已經(jīng)完成了形式化驗(yàn)證的。這非常了不起，在此之前公開(kāi)資料的信息，只有OKL4是通過(guò)了形式化驗(yàn)證的。從上面的代碼量看，OKL4的代碼量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鴻蒙的。這個(gè)版本的微內(nèi)核當(dāng)前作為T(mén)EE系統(tǒng)在使用。

高效統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)框架

對(duì)開(kāi)發(fā)者友好，就是對(duì)自己友好。開(kāi)發(fā)者多了，生態(tài)才會(huì)安順，生意才會(huì)做大。

前面說(shuō)了，他們要面向全場(chǎng)景應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)了基于端的分布式架構(gòu)。就像古時(shí)候的大家族一樣，里面有好多個(gè)小家庭，如果沒(méi)有強(qiáng)力的家族管理制度，各個(gè)小家庭就會(huì)各自為政，最后甚至?xí)袃?nèi)訌。那么多的應(yīng)用場(chǎng)景，也需要有統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的框架來(lái)幫助開(kāi)發(fā)者和使用者。華為將提供支持多終端的統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)IDE，內(nèi)置實(shí)現(xiàn)多語(yǔ)言編譯的方舟編譯器，提供可視化編程等。可以做到一次開(kāi)發(fā)，多端部署。

官方數(shù)據(jù)：方舟編譯器可以提高安卓系統(tǒng)操作的流暢性24%，響應(yīng)速度44%，第三方應(yīng)用的流暢性高達(dá)60%。

結(jié)論

華為這一次圍繞著鴻蒙OS這個(gè)名字，其實(shí)是打出了一套組合拳。鴻蒙只是這套組合拳的總名稱(chēng)，里面的招式卻有好多種，豐富得很。

鴻蒙是一個(gè)大袋子，里面裝了很多種內(nèi)核產(chǎn)品，并且將來(lái)還是可能變化的。鴻蒙OS和鴻蒙微內(nèi)核要分開(kāi)來(lái)看，不是說(shuō)鴻蒙OS就一定用的鴻蒙微內(nèi)核。但它可以為不同的應(yīng)用，使用不同的內(nèi)核，對(duì)于它的全場(chǎng)景的目標(biāo)是有利的。鴻蒙微內(nèi)核有一個(gè)很大的野心，它將來(lái)在功能上要替代Linux和LiteOS，這是個(gè)將來(lái)的計(jì)劃。

鴻蒙微內(nèi)核確實(shí)搞起來(lái)了，華為對(duì)鴻蒙微內(nèi)核下了血本，對(duì)其某個(gè)版本進(jìn)行了形式化驗(yàn)證并用作為實(shí)際的TEE系統(tǒng)在應(yīng)用。這此之前，業(yè)界僅有OKL4做過(guò)形式化驗(yàn)證。這個(gè)安全證明的通過(guò)，對(duì)一些特殊的工業(yè)應(yīng)用有重大意義。

分布式架構(gòu)和它的全場(chǎng)景應(yīng)用的目標(biāo)是一致的。分布式架構(gòu)有助于它的軟硬件生態(tài)的強(qiáng)化，環(huán)境中的多臺(tái)設(shè)備的協(xié)同作業(yè)，會(huì)大大增強(qiáng)用戶(hù)的使用體驗(yàn)。

統(tǒng)一IDE等開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的環(huán)境，將幫助其生態(tài)建設(shè)。方舟編譯器實(shí)現(xiàn)了多語(yǔ)言編譯，對(duì)于應(yīng)用開(kāi)發(fā)的性能提升幫助極大。華為把很多系統(tǒng)級(jí)別的優(yōu)化固化下來(lái)，沉淀為一些系統(tǒng)能力或者生產(chǎn)工具，帶來(lái)了生態(tài)優(yōu)勢(shì)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的鸿蒙OS速览的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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