鸿蒙系统学习笔记(一) 鸿蒙系统介绍

个人学习鸿蒙系列 鸿蒙系统介绍

目录

个人学习鸿蒙系列 鸿蒙系统介绍

一、鸿蒙系统简介

1.简介

2.技术架构

（1）内核层

（2）系统服务层

（3）框架层

（4）应用层

3.发展进程

二、鸿蒙系统特点

1.分布架构

2.低延时+高性能IPC技术实现系统天生流畅

3.基于微内核架构重塑终端设备可信安全

4.通过统一IDE支撑一次开发，多端部署，实现跨终端生态共享

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一、鸿蒙系统简介

1.简介

鸿蒙系统（HarmonyOS），是第一款基于微内核的全场景(移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等)分布式OS，是华为自主研发的操作系统。2019年8月9日，鸿蒙系统在华为开发者大会上正式发布，华为会率先部署在智慧屏、车载终端、穿戴等智能终端上，未来会有越来越多的智能设备使用开源的鸿蒙OS。

鸿蒙OS实现模块化耦合，对应不同设备可弹性部署，鸿蒙OS有三层架构，第一层是内核，第二层是基础服务，第三层是程序框架 。可用于大屏、PC、汽车等各种不同的设备上。还可以随时用在手机上，但暂时华为手机端依然优先使用安卓。鸿蒙 OS 底层由鸿蒙微内核、Linux 内核、Lite OS 组成，未来将发展为完全的鸿蒙微内核架构。

• 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。

2.技术架构

系统功能按照“系统 > 子系统 > 功能/模块”逐级展开

（1）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，Kernel Abstract 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：硬件驱动框架（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。

（2）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（Design For X） 、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。

（3）框架层

框架层为HarmonyOS应用开发提供了Java/C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability框架，两种UI框架（包括适用于Java语言的Java UI框架、适用于JS语言的JS UI框架），以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API。根据系统的组件化裁剪程度，HarmonyOS设备支持的API也会有所不同。

（4）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。FA在进行用户交互时所需的后台数据访问也需要由对应的PA提供支撑。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。

3.发展进程

• [2012] 2012年华为开始在上海交通大学规划“鸿蒙”操作系统。
• [2019] 华为已经对100万部搭载有自研“鸿蒙”操作系统的手机进行了测试。
• [2019.5.17] 华为操作系统团队开发了其自主产权的“鸿蒙操作系统”。
• [2019.5.24] 注册公告日期是2019年5月14日，专用权限期是从2019年5月14日到2029年5月13日。
• [2019.8.9] 华为官方发布“鸿蒙操作系统”，并且宣布“鸿蒙操作系统”将开源。

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二、鸿蒙系统特点

1.分布架构

分布式架构首次用于终端OS，实现跨终端无缝协同体验。鸿蒙OS的“分布式OS架构”和“分布式软总线技术”通过公共通信平台，分布式数据管理，分布式能力调度和虚拟外设四大能力，将相应分布式应用的底层技术实现难度对应用开发者屏蔽，使开发者能够聚焦自身业务逻辑，像开发同一终端一样开发跨终端分布式应用，也使最终消费者享受到强大的跨终端业务协同能力为各使用场景带来的无缝体验。

2.低延时+高性能IPC技术实现系统天生流畅

鸿蒙 OS通过使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行优先级及时限进行调度处理，优先级高的任务资源将优先保障调度，应用响应时延降低25.7%。鸿蒙微内核结构小巧的特性使IPC（进程间通信）性能大大提高，进程通信效率较现有系统提升5倍。

3.基于微内核架构重塑终端设备可信安全

鸿蒙OS采用全新的微内核设计，拥有更强的安全特性和低时延等特点。微内核设计的基本思想是简化内核功能，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，同时加入相互之间的安全保护。微内核只提供最基础的服务，比如多进程调度和多进程通信等。

鸿蒙OS将微内核技术应用于可信执行环境（TEE），通过形式化方法，重塑可信安全。形式化方法是利用数学方法，从源头验证系统正确，无漏洞的有效手段。传统验证方法如功能验证，模拟攻击等只能在选择的有限场景进行验证，而形式化方法可通过数据模型验证所有软件运行路径。 鸿蒙OS首次将形式化方法用于终端TEE，显著提升安全等级。同时由于鸿蒙OS微内核的代码量只有Linux宏内核的千分之一，其受攻击几率也大幅降低。

4.通过统一IDE支撑一次开发，多端部署，实现跨终端生态共享

鸿蒙OS凭借多终端开发IDE，多语言统一编译，分布式架构Kit提供屏幕布局控件以及交互的自动适配，支持控件拖拽，面向预览的可视化编程，从而使开发者可以基于同一工程高效构建多端自动运行App，实现真正的一次开发，多端部署，在跨设备之间实现共享生态。华为方舟编译器是首个取代Android虚拟机模式的静态编译器，可供开发者在开发环境中一次性将高级语言编译为机器码。此外，方舟编译器未来将支持多语言统一编译，可大幅提高开发效率。

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参考

1.https://github.com/Awesome-HarmonyOS/HarmonyOS/blob/master/doc/README-zh.md

2.https://blog.csdn.net/lzw2497727771/article/details/108721398?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522162027229416780366525819%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=162027229416780366525819&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~hot_rank-5-108721398.pc_search_result_no_baidu_js&utm_term=%E9%B8%BF%E8%92%99