华为鸿蒙OS2.0：为中国的软件行业种“根”

华为鸿蒙OS2.0系统定义

HarmonyOS是一款“面向未来”、面向全场景（移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等）的分布式操作系统。在传统的单设备系统能力的基础上，HarmonyOS提出了基于同一套系统能力、适配多种终端形态的分布式理念，能够支持多种终端设备。

鸿蒙1.0

 

 

从鸿蒙1.0到鸿蒙2.0：分布式能力

 

 

 

 

 

 

对消费者而言，HarmonyOS能够将生活场景中的各类终端进行能力整合，可以实现不同的终端设备之间的快速连接、能力互助、资源共享，匹配合适的设备、提供流畅的全场景体验。

对应用开发者而言，HarmonyOS采用了多种分布式技术，使得应用程序的开发实现与不同终端设备的形态差异无关。这能够让开发者聚焦上层业务逻辑，更加便捷、高效地开发应用。

对设备开发者而言，HarmonyOS采用了组件化的设计方案，可以根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪，满足不同形态的终端设备对于操作系统的要求。

在这样的特殊的历史时期，鸿蒙迈出了第一步。我们未来的繁荣可期，未来已来。

 

技术特性

硬件互助，资源共享

 

分布式软总线是多种终端设备的统一基座，为设备之间的互联互通提供了统一的分布式通信能力，能够快速发现并连接设备，高效地分发任务和传输数据。分布式软总线示意图见图1。

 

图1 分布式软总线示意图

分布式设备虚拟化

 

分布式设备虚拟化平台可以实现不同设备的资源融合、设备管理、数据处理，多种设备共同形成一个超级虚拟终端。针对不同类型的任务，为用户匹配并选择能力合适的执行硬件，让业务连续地在不同设备间流转，充分发挥不同设备的资源优势。分布式设备虚拟化示意图见图2。

 

图2 分布式设备虚拟化示意图

分布式数据管理

 

分布式数据管理基于分布式软总线的能力，实现应用程序数据和用户数据的分布式管理。用户数据不再与单一物理设备绑定，业务逻辑与数据存储分离，应用跨设备运行时数据无缝衔接，为打造一致、流畅的用户体验创造了基础条件。分布式数据管理示意图见图3。

 

图3 分布式数据管理示意图

分布式任务调度

 

分布式任务调度基于分布式软总线、分布式数据管理、分布式Profile等技术特性，构建统一的分布式服务管理（发现、同步、注册、调用）机制，支持对跨设备的应用进行远程启动、远程调用、远程连接以及迁移等操作，能够根据不同设备的能力、位置、业务运行状态、资源使用情况，以及用户的习惯和意图，选择合适的设备运行分布式任务。

图4以应用迁移为例，简要地展示了分布式任务调度能力。

 

图4 分布式任务调度示意图

一次开发，多端部署

 

HarmonyOS提供了用户程序框架、Ability框架以及UI框架，支持应用开发过程中多终端的业务逻辑和界面逻辑进行复用，能够实现应用的一次开发、多端部署，提升了跨设备应用的开发效率。一次开发、多端部署示意图见图5。

 

图5 一次开发、多端部署示意图

统一OS，弹性部署

 

HarmonyOS通过组件化和小型化等设计方法，支持多种终端设备按需弹性部署，能够适配不同类别的硬件资源和功能需求。支撑通过编译链关系去自动生成组件化的依赖关系，形成组件树依赖图，支撑产品系统的便捷开发，降低硬件设备的开发门槛。

支持各组件的选择（组件可有可无）：根据硬件的形态和需求，可以选择所需的组件。

支持组件内功能集的配置（组件可大可小）：根据硬件的资源情况和功能需求，可以选择配置组件中的功能集。例如，选择配置图形框架组件中的部分控件。

支持组件间依赖的关联（平台可大可小）：根据编译链关系，可以自动生成组件化的依赖关系。例如，选择图形框架组件，将会自动选择依赖的图形引擎组件等。

 

技术架构

HarmonyOS整体遵从分层设计，从下向上依次为：内核层、系统服务层、框架层和应用层。系统功能按照“系统 > 子系统 > 功能/模块”逐级展开，在多设备部署场景下，支持根据实际需求裁剪某些非必要的子系统或功能/模块。HarmonyOS技术架构如图1所示。

 

图1 技术架构

内核层

 

内核子系统：HarmonyOS采用多内核设计，支持针对不同资源受限设备选用适合的OS内核。内核抽象层（KAL，KernelAbstract Layer）通过屏蔽多内核差异，对上层提供基础的内核能力，包括进程/线程管理、内存管理、文件系统、网络管理和外设管理等。

驱动子系统：HarmonyOS驱动框架（HDF）是HarmonyOS硬件生态开放的基础，提供统一外设访问能力和驱动开发、管理框架。

系统服务层

 

系统服务层是HarmonyOS的核心能力集合，通过框架层对应用程序提供服务。该层包含以下几个部分：

系统基本能力子系统集：为分布式应用在HarmonyOS多设备上的运行、调度、迁移等操作提供了基础能力，由分布式软总线、分布式数据管理、分布式任务调度、方舟多语言运行时、公共基础库、多模输入、图形、安全、AI等子系统组成。其中，方舟运行时提供了C/C++/JS多语言运行时和基础的系统类库，也为使用方舟编译器静态化的Java程序（即应用程序或框架层中使用Java语言开发的部分）提供运行时。

基础软件服务子系统集：为HarmonyOS提供公共的、通用的软件服务，由事件通知、电话、多媒体、DFX、MSDP&DV等子系统组成。

增强软件服务子系统集：为HarmonyOS提供针对不同设备的、差异化的能力增强型软件服务，由智慧屏专有业务、穿戴专有业务、IoT专有业务等子系统组成。

硬件服务子系统集：为HarmonyOS提供硬件服务，由位置服务、生物特征识别、穿戴专有硬件服务、IoT专有硬件服务等子系统组成。

根据不同设备形态的部署环境，基础软件服务子系统集、增强软件服务子系统集、硬件服务子系统集内部可以按子系统粒度裁剪，每个子系统内部又可以按功能粒度裁剪。

框架层

 

框架层为HarmonyOS的应用程序提供了Java/C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability框架，以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API；同时为采用HarmonyOS的设备提供了C/C++/JS等多语言的框架API，不同设备支持的API与系统的组件化裁剪程度相关。

应用层

 

应用层包括系统应用和第三方非系统应用。HarmonyOS的应用由一个或多个FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）组成。其中，FA有UI界面，提供与用户交互的能力；而PA无UI界面，提供后台运行任务的能力以及统一的数据访问抽象。基于FA/PA开发的应用，能够实现特定的业务功能，支持跨设备调度与分发，为用户提供一致、高效的应用体验。

 

系统安全

在搭载HarmonyOS的分布式终端上，可以保证“正确的人，通过正确的设备，正确地使用数据”。

正确的人

 

在分布式终端场景下，“正确的人”指通过身份认证的数据访问者和业务操作者。“正确的人”是确保用户数据不被非法访问、用户隐私不泄露的前提条件。HarmonyOS通过以下三个方面来实现协同身份认证：

零信任模型：HarmonyOS基于零信任模型，实现对用户的认证和对数据的访问控制。当用户需要跨设备访问数据资源或者发起高安全等级的业务操作（例如，对安防设备的操作）时，HarmonyOS会对用户进行身份认证，确保其身份的可靠性。

多因素融合认证：HarmonyOS通过用户身份管理，将不同设备上标识同一用户的认证凭据关联起来，用于标识一个用户，来提高认证的准确度。

协同互助认证：HarmonyOS通过将硬件和认证能力解耦（即信息采集和认证可以在不同的设备上完成），来实现不同设备的资源池化以及能力的互助与共享，让高安全等级的设备协助低安全等级的设备完成用户身份认证。

通过“分布式多端协同身份认证”来保证“正确的人”。

 

正确的设备

通过“在分布式终端上构筑可信运行环境”来保证“正确的设备”。

通过“分布式数据在跨终端流动的过程中，对数据进行分类分级管理”来保证“正确地使用数据”。

在分布式终端场景下，只有保证用户使用的设备是安全可靠的，才能保证用户数据在虚拟终端上得到有效保护，避免用户隐私泄露。

安全启动

确保源头每个虚拟设备运行的系统固件和应用程序是完整的、未经篡改的。通过安全启动，各个设备厂商的镜像包就不易被非法替换为恶意程序，从而保护用户的数据和隐私安全。

可信执行环境

提供了基于硬件的可信执行环境（TEE，Trusted Execution Environment）来保护用户的个人敏感数据的存储和处理，确保数据不泄露。由于分布式终端硬件的安全能力不同，对于用户的敏感个人数据，需要使用高安全等级的设备进行存储和处理。HarmonyOS使用基于数学可证明的形式化开发和验证的TEE微内核，获得了商用OS内核CC EAL5+的认证评级。

设备证书认证

支持为具备可信执行环境的设备预置设备证书，用于向其他虚拟终端证明自己的安全能力。对于有TEE环境的设备，通过预置PKI（Public Key Infrastructure）设备证书给设备身份提供证明，确保设备是合法制造生产的。设备证书在产线进行预置，设备证书的私钥写入并安全保存在设备的TEE环境中，且只在TEE内进行使用。在必须传输用户的敏感数据（例如密钥、加密的生物特征等信息）时，会在使用设备证书进行安全环境验证后，建立从一个设备的TEE到另一设备的TEE之间的安全通道，实现安全传输。如图1所示。

 

图1 设备证书使用示意图

正确地使用数据

在分布式终端场景下，需要确保用户能够正确地使用数据。HarmonyOS围绕数据的生成、存储、使用、传输以及销毁过程进行全生命周期的保护，从而保证个人数据与隐私、以及系统的机密数据（如密钥）不泄漏。

数据生成：根据数据所在的国家或组织的法律法规与标准规范，对数据进行分类分级，并且根据分类设置相应的保护等级。每个保护等级的数据从生成开始，在其存储、使用、传输的整个生命周期都需要根据对应的安全策略提供不同强度的安全防护。虚拟超级终端的访问控制系统支持依据标签的访问控制策略，保证数据只能在可以提供足够安全防护的虚拟终端之间存储、使用和传输。

数据存储：HarmonyOS通过区分数据的安全等级，存储到不同安全防护能力的分区，对数据进行安全保护，并提供密钥全生命周期的跨设备无缝流动和跨设备密钥访问控制能力，支撑分布式身份认证协同、分布式数据共享等业务。

数据使用：HarmonyOS通过硬件为设备提供可信执行环境。用户的个人敏感数据仅在分布式虚拟终端的可信执行环境中进行使用，确保用户数据的安全和隐私不泄露。

数据传输：为了保证数据在虚拟超级终端之间安全流转，需要各设备是正确可信的，建立了信任关系（多个设备通过华为帐号建立配对关系），并能够在验证信任关系后，建立安全的连接通道，按照数据流动的规则，安全地传输数据。当设备之间进行通信时，需要基于设备的身份凭据对设备进行身份认证，并在此基础上，建立安全的加密传输通道。

数据销毁：销毁密钥即销毁数据。数据在虚拟终端的存储，都建立在密钥的基础上。当销毁数据时，只需要销毁对应的密钥即完成了数据的销毁。

 

两大重点：分布式技术提升、生态开放

演讲中，华为消费者业务软件部总裁王成录表示鸿蒙 2.0 相比 1.0 有一个非常大的提升，同时这是一个非常重要的里程碑。一方面得益于分布式技术的提升，EMUI 的能力过去一年也已经全部重用在了鸿蒙 2.0 系统中；另一方面，鸿蒙 2.0 迈出了赋能第三方生态的第一步：华为已经将其开放给应用厂家做创新。

鸿蒙不是手机系统的简单替代，是全场景的底座，其三大分布式能力分别是分布式软总线、分布式数据管理和分布式安全的解决方案。

分布式软总线

如下图，分布式软总线是整个鸿蒙系统的底座，其性能无限逼近硬总线的能力，让多设备可以融为一体，让系统极速流畅。

在全融合自适应部分，鸿蒙系统实现了异构网络融合，不同设备可以互联互通；自发现自连接，几乎每次更换网络都需要做很繁琐的配置，基于鸿蒙系统的设备配置一次就可以自发现自连接；三是动态时延校准，以音画同步为例，如果把视频流给大屏，音频流给音箱，可以实现二者同步。

分布式数据管理

分布式的数据管理让跨设备数据处理如同本地一样方便便捷。在分布式文件系统层面，远程文件跨设备之间的读写如果速度上不来将会很糟糕，华为比业界做的最好的 Samba 系统最低速度快四倍；分布式数据库层面，跨设备之间的读取对比 ContentProvide（同设备之间的读取）速度提升了 1.3 倍；分布式检索的速度比 iOS Core Spotlight 快 1.2 倍。

分布式安全

实际上，在分布式系统里有非常好的机会可以突破单设备上的单维度身份认证，在多设备上可以通过多因子进行更强的身份认证，这样不仅让代码可以一次编写、多端运行，还可以让设备更加安全。

王成录表示，华为可以将微内核弹性部署到任何设备上，并会将该能力开放。在数据层面，华为设置了一系列规则，比如最高级别的数据一定要存在单体能力更强的设备上，数据的流动一定要有规则，高级别可以访问低级别，反之不行。

 

 

开发工具平台：HUAWEI DevEco Studio

https://developer.harmonyos.com/cn/home/

DevEco Studio支持包括智慧屏、智能穿戴和轻量级智能穿戴的HarmonyOS应用开发，可以根据工程向导轻松创建适应于各类设备的工程，并自动生成对应的代码和资源模板。同时，DevEco Studio还提供了多种编程语言供开发者进行HarmonyOS应用开发，包括Java、JS和C/C++三种编程语言，并支持多种语言的混合开发场景。因此，在创建对应设备的工程时，工具会预置多种Ability的模板，并推荐您使用适合的开发语言。

参考：https://developer.harmonyos.com/cn/docs/documentation/doc-guides/software_install-0000001053582415

方舟编译器

对计算机知识(领域)有一个宏观的认识：https://www.zhihu.com/question/265434988

 

计算机科学领域，从底层向上依次是：

编译器是连接人类世界与机器世界之间的一座桥梁，任何在手机上的程序都需要经历软件开发的过程，软件开发使用的语言是易于程序员理解的高级语言，程序在手机上运行需要转换成可以高效执行的机器码，这样的转换过程就是由编译器完成的。可以说编译器是用来生成软件的软件，是连接软件与芯片的桥梁，其性能，效率直接影响到最基础的消费者体验。

面向多设备、支持多语言的统一编程平台。

OpenArkCompiler是来自华为方舟编译器的开源项目。华为方舟编译器（HuaWei Ark Compiler），静态编译，运行平台：HarmonyOS，EMUI，MagicUI等。

OpenArkCompiler 四个技术特点

 

能够将不同语言代码编译成一套可执行文件，在运行环境中高效执行：

支持多语言联合优化、消除跨语言调用开销；

更轻量的语言运行时；

软硬协同充分发挥硬件能效；

支持多样化的终端设备平台。

源代码：https://code.opensource.huaweicloud.com/HarmonyOS/OpenArkCompiler/home

官网：https://code.opensource.huaweicloud.com/HarmonyOS/OpenArkCompiler/readme

方舟编译器改变了系统及应用的编译和运行机制，直接将高级语言编译成机器码，让手机能直接听懂“高级语言”，消除了虚拟机动态编译的额外开销，提升了手机运行效率。

同时，方舟编译器还能够理解程序特征、使用适合的指令来执行程序，因此能够极大程度地发挥出芯片的能力。

目前，方舟编译器聚焦在 Java 代码性能上，未来，方舟编译器将覆盖多种编程语言（包括 C/C++、JS 等），多种芯片架构（包括CPU、GPU、IPU等），覆盖更广的业务场景。

 

物联网时代的创新

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

https://www.openatom.org/#/indexPage

 

注册成为华为开发者

https://developer.huawei.com/consumer/cn/

 

 

“开放原子”开源基金会

“开放原子”开源基金会：https://www.openatom.org/#/indexPage

OpenHarmony 的目标是支持可在多种终端设备上运行。既可运行在百 KB 级别的资源受限设备和穿戴类设备上，也可运行在百 MB 级别的智能家用摄像头、行车记录仪等相对资源丰富的设备上，以及 GB 级别的智能电视等设备上。第一个版本支持 128KB-128MB 的内存设备。

技术价值：OpenHarmony 采用了组件化的设计方案，可以根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪，满足不同形态的终端设备对于操作系统的要求。

业务价值：将广泛应用在智能家居物联网终端、智能穿戴、智慧大屏、汽车智能座舱、音箱等智能终端，提供全场景跨设备的极致体验。

生态价值：对设备开发者而言，OpenHarmony 采用了组件化的设计方案，可以根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪，满足不同形态的终端设备对于操作系统的要求。对应用开发者而言，OpenHarmony 统一软件架构打通了多种终端，使得应用程序的开发实现与不同终端设备的形态差异无关，降低了开发难度和成本。这能够让开发者聚焦上层业务逻辑、便捷开发应用程序。

harmony os源代码：https://openharmony.gitee.com/openharmony

华为开发者大会

华为开发者大会2020（Together）丨主题演讲直播回看：

https://developer.huawei.com/consumer/cn/training/detail/101600172153624030?channelname=HeZuo58&ha_source=banner