第一章 harmony os概述
系统定义
系统定位
harmonyos是一款面向万物互联时代的、全新的分布式操作系统。
在传统的单设备系统能力基础上,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、pc、智能音箱、耳机、ar/vr眼镜等多种终端设备,提供全场景(移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等)业务能力。
harmonyos有三大特征:
- 搭载该操作系统的设备在系统层面融为一体、形成超级终端,让设备的硬件能力可以弹性扩展,实现设备之间硬件互助,资源共享。
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,实现不同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。
- 面向开发者,实现一次开发,多端部署。
对应用开发者而言,harmonyos采用了多种分布式技术,使应用开发与不同终端设备的形态差异无关,从而让开发者能够聚焦上层业务逻辑,更加便捷、高效地开发应用。
- 一套操作系统可以满足不同能力的设备需求,实现统一os,弹性部署。
对设备开发者而言,harmonyos采用了组件化的设计方案,可根据设备的资源能力和业务特征灵活裁剪,满足不同形态终端设备对操作系统的要求。
harmonyos提供了支持多种开发语言的api,供开发者进行应用开发。支持的开发语言包括arkts、js(javascript)、c/c++ 、java。
技术架构
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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。
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arkts/js/c/c++/java等多语言的用户程序框架,两种ui框架(包括适用于arkts/js语言的方舟开发框架即arkui、适用于java语言的java 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。
技术特性
硬件互助,资源共享
多种设备之间能够实现硬件互助、资源共享,依赖的关键技术包括分布式软总线、分布式设备虚拟化、分布式数据管理、分布式任务调度等。
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如下。
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;学生通过平板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。
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如下。
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。
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如下。
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。
- 照片分享场景:出游时,使用手机拍摄的照片,可以在登录了同帐号的其他设备,比如平板上更方便地浏览、收藏、保存或编辑,也可以通过家中的智慧屏上同家人一起分享记录下的快乐瞬间。
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。
下图以应用迁移为例,简要地展示了分布式任务调度能力。
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。
分布式连接能力
分布式连接能力提供了智能终端底层和应用层的连接能力,通过usb接口共享终端部分硬件资源和软件能力。开发者基于分布式连接能力,可以开发相应形态的生态产品为消费者提供更丰富的连接体验。分布式连接能力示意图如下。
分布式连接能力包含底层能力(connect service)和应用层能力(ailife client service)。
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篇幅有限,就不一一展示了。
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