鸿蒙系统浅析

简介

鸿蒙（HarmonyOS）是由华为公司于2012年提出的一款分布式操作系统。该系统利用“分布式”技术，将手机、电脑、平板、电视、汽车和智能穿戴设备融合成一个“超级终端”，使用户便于操作和共享各种设备的资源。鸿蒙系统致力于提供统一的语言和平台，简化开发者的开发过程，提高跨设备的协同工作效率。

背景

初始版本于2019年8月9日由华为发布，并于次日推介首款搭载鸿蒙系统的产品“荣耀智能屏”。此后，华为不断完善和升级鸿蒙系统，逐步扩展其适用范围。

图1 HarmonyOS 界面

图2 搭载HarmonyOS的华为mate 40

2024年4月11日，华为发布了最新的HarmonyOS 4.2版本，该版本兼容AOSP 11/12，进一步提升了系统的稳定性和兼容性。
与此同时，HarmonyOS NEXT预计将在2024年第四季度发布，并宣布将不再兼容AOSP，从而向完全自主的方向迈进。

发展历程

版本号 发布时间 正式推送时间 兼容AOSP/Android 版本 对应openharmony API最高版本
1.0 2019年8月9日 仅用于智能屏 Android 9 无
2.0 2020年9月10日 2021年6月2日 Android 9/10、AOSP 10/11 6
3.0 2021年10月22日 2022年7月27日 Android 9/10、AOSP 10/11/12 8
4.0 2023年8月4日 2023年8月4日 Android 10、AOSP 10/11/12 9
4.2 2024年4月11日 2024年4月11日 AOSP 11/12 9
NEXT 2024年8月4日 预计2024第四季 取消兼容AOSP 11

OpenHarmony

华为于2020年9月及2021年5月分两次将鸿蒙系统的L0-L2分支源代码捐献给开放原子开源基金会（OpenAtom Foundation）。该基金会将受捐赠代码开源，根据基金会命名规范将该项目命名为OpenAtom OpenHarmony。开放原子开源基金会的主要成员包括阿里巴巴、百度、华为、浪潮、奇虎360、腾讯等互联网领先的国内企业。这种开放的举措促进了社区的参与和合作，加速了鸿蒙生态系统的发展。

图3 OpenHarmony 版本日期

2024年3月30日，OpenHarmony发布了最新版本“OpenHarmony 4.1 Release”分支。

差异

自身差异

目前网络上，对HarmonyOS、HarmonyOS Next以及OpenHarmony均称为鸿蒙系统。以下是它们之间的主要区别：

名称 是否兼容AOSP
HarmonyOS 是
OpenHarmony 否
HarmonyOS Next 否

架构差异

图4 OpenHarmony 架构

与Android系统的差异

图5 Android 架构

鸿蒙操作系统优势：
鸿蒙采用微内核架构，而安卓操作系统采用宏内核架构。

  • 稳定性更高：宏内核架构中，内核的任何错误都可能导致整个系统崩溃。微内核架构中，内核只负责提供最核心的功能，因此内核的错误影响范围较小。

  • 安全性更高：宏内核架构中，内核的漏洞更容易被攻击者利用。微内核架构中，内核只负责提供最核心的功能，因此内核的漏洞影响范围更小。

  • 可扩展性更强：宏内核架构中，内核的功能是固定的，因此很难扩展内核的功能。微内核架构中，内核的功能是模块化的，因此可以根据需要扩展内核的功能。

安卓操作系统优势：

  • 系统效率更高：宏内核架构中，内核直接与硬件进行交互，因此系统效率更高。微内核架构中，内核与硬件之间需要通过服务层进行交互，因此系统效率会有所降低。

  • 系统开发更简单：宏内核架构中，开发者只需要关注应用程序的开发，而不需要考虑内核的开发。微内核架构中，内核只负责提供最核心的功能，因此开发者需要了解内核的功能和架构，这增加了开发的复杂性。

用途

硬件支持
OpenHarmony可以部署在ARM、RISC-V和x86架构的各种硬件设备上，内存容量可由128 KB至超过1 MB，并支持以下三种系统的硬件设备：

  • 轻量系统：可在连接模块、传感器和可穿戴等设备上运行，内存等于或大于128 KB，支持ARM Cortex-M和32位RISC-V等处理器。
  • 小型系统：可在IP摄像机、路由器、事件数据记录器等设备上运行，内存等于或大于1 MB，支持ARM Cortex-A等处理器。
  • 标准系统：可在具有增强交互、3D GPU、丰富动画和多样化组件等设备上运行，内存等于或大于128 MB，支持ARM Cortex-A等处理器。

未来展望
“万物互联”向”万物智联”转变

图6 互联网发展趋势

分布式架构

鸿蒙系统的分布式架构旨在打破设备之间的界限，实现跨设备的无缝协同工作。其核心思想是通过分布式技术，将多个设备虚拟化为一个“超级终端”，使得用户在使用任何一个设备时，都能轻松访问和控制其他设备上的资源和功能。

优点：
1、无缝体验：通过分布式软总线和数据管理，用户可以在不同设备间实现无缝切换。例如，用户在手机上进行的操作，可以无缝地切换到平板或电视上继续进行，从而提供一致的使用体验。

2、资源共享：分布式架构使得设备之间可以共享硬件和软件资源。例如，用户可以在电视上调用手机的摄像头，或者在平板上访问电脑的文件，从而提高资源利用效率。

3、协同工作：通过分布式任务调度，用户可以将某个任务分配给最适合的设备执行。例如，用户可以在手机上进行初步处理，然后将复杂计算任务交给电脑执行，从而提高任务的执行效率。

4、灵活扩展：分布式架构支持多种设备的接入和扩展。无论是新增设备还是更新现有设备，用户都可以轻松地将其纳入到“超级终端”中，从而保持系统的灵活性和可扩展性。

开发者工具（SDK）

为了方便开发者进行鸿蒙系统的开发，OpenHarmony提供了全面的开发工具和文档。

下载地址

获取源码

开源社区

OpenHarmony 概览

目录架构

以下是OpenHarmony项目的主要目录结构：

图7 SDK 目录

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applications       BearPi-HM_Nano应用程序样例
base               基础软件服务子系统集&硬件服务子系统集
build              组件化编译、构建和配置脚本
docs               介绍、说明资料
domains            增强软件服务子系统集
drivers            驱动子系统
foundation         系统基础能力子系统集
kernel             内核子系统
prebuilts          编译器及工具链子系统
test               测试子系统
third_party        开源第三方组件
utils              常用的工具集
vendor             厂商提供的软件
build.py           编译脚本文件

配置编译

以下是获取源码并进行编译的步骤：

1、初始化仓库：

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3
repo init -u https://gitee.com/openharmony/manifest -b OpenHarmony-4.0-Release --no-repo-verify
repo sync -c
repo forall -c 'git lfs pull'

2、下载预构建工具：

1
bash build/prebuilts_download.sh

3、进行编译：

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2
sudo ./build.sh --product-name rk3568 --ccache --no-prebuilt-sdk

通过以上步骤，开发者可以快速搭建开发环境并开始进行OpenHarmony的开发工作。

结语

鸿蒙系统作为华为自主研发的操作系统，不仅在国内市场获得了广泛关注，还在国际市场上逐渐崭露头角。其分布式架构和微内核设计使其具备了良好的扩展性和安全性，适用于各种智能设备。随着生态系统的不断完善，鸿蒙系统有望在未来成为物联网时代的重要支柱。