鸿蒙os系统技术架构特性详解-学习新技术

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华为鸿蒙系统是一款全新的面向全场景的分布式操作系统,创造一个超级虚拟终端互联的世界,将人、设备、场景有机地联系在一起,将消费者在全场景生活中接触的多种智能终端实现极速发现、极速连接、硬件互助、资源共享,用最合适的设备提供最佳的场景体验

系统定位

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,能够支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等多种终端设备。

  • 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。

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技术架构如下所示。

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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。

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。

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。

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。

分布式软总线

分布式软总线是手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等分布式设备的通信基座,为设备之间的互联互通提供了统一的分布式通信能力,为设备之间的无感发现和零等待传输创造了条件。开发者只需聚焦于业务逻辑的实现,无需关注组网方式与底层协议。分布式软总线示意图见图1。

典型应用场景举例:

  • 智能家居场景:在烹饪时,手机可以通过碰一碰和烤箱连接,并将自动按照菜谱设置烹调参数,控制烤箱来制作菜肴。与此类似,料理机、油烟机、空气净化器、空调、灯、窗帘等都可以在手机端显示并通过手机控制。设备之间即连即用,无需繁琐的配置。
  • 多屏联动课堂:老师通过智慧屏授课,与学生开展互动,营造课堂氛围;学生通过手机完成课程学习和随堂问答。统一、全连接的逻辑网络确保了传输通道的高带宽、低时延、高可靠。
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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能力优势,如显示能力、摄像能力、音频能力、交互能力以及传感器能力等。分布式设备虚拟化示意图。

典型应用场景举例:

  • 视频通话场景:在做家务时接听视频电话,可以将手机与智慧屏连接,并将智慧屏的屏幕、摄像头与音箱虚拟化为本地资源,替代手机自身的屏幕、摄像头、听筒与扬声器,实现一边做家务、一边通过智慧屏和音箱来视频通话。
  • 游戏场景:在智慧屏上玩游戏时,可以将手机虚拟化为遥控器,借助手机的重力传感器、加速度传感器、触控能力,为玩家提供更便捷、更流畅的游戏体验。
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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,跨设备的数据处理如同本地数据处理一样方便快捷,让开发者能够轻松实现全场景、多设备下的数据存储、共享和访问,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。

典型应用场景举例:

  • 协同办公场景:将手机上的文档投屏到智慧屏,在智慧屏上对文档执行翻页、缩放、涂鸦等操作,文档的最新状态可以在手机上同步显示。
  • 家庭出游场景:一家人出游时,妈妈用手机拍了很多照片。通过家庭照片共享,爸爸可以在自己的手机上浏览、收藏和保存这些照片,家中的爷爷奶奶也可以通过智慧屏浏览这些照片。
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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。

典型应用场景举例:

  • 导航场景:如果用户驾车出行,上车前,在手机上规划好导航路线;上车后,导航自动迁移到车机和车载音箱;下车后,导航自动迁移回手机。如果用户骑车出行,在手机上规划好导航路线,骑行时手表可以接续导航。
  • 外卖场景:在手机上点外卖后,可以将订单信息迁移到手表上,随时查看外卖的配送状态。
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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。

其中,UI框架支持Java和JS两种开发语言,并提供了丰富的多态控件,可以在手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机上显示不同的UI效果。采用业界主流设计方式,提供多种响应式布局方案,支持栅格化布局,满足不同屏幕的界面适配能力。

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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。

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HarmonyOS

200 字讲明白 鸿蒙是什么、鸿蒙不是什么

2021-6-2 22:56:55

聊福利

电信互联网卡充50得100话费

2021-5-27 19:19:52

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