Loading... ## 导语 华为的鸿蒙操作系统(HarmonyOS)引起了广泛关注,特别是在操作系统内核设计方面。鸿蒙操作系统采用了微内核设计,而这一选择非常重要。笔者观察到互联网上存在一些误解,尤其是存在着一知半解的“解读、揭秘”。 本文将通俗易懂地解释为什么鸿蒙选择了微内核,并解析微内核如何为鸿蒙带来优势。 ## 内核与操作系统 首先,让我们明确一点:内核是操作系统的心脏。它负责管理系统资源,控制硬件设备,并为应用程序提供基础服务。一般而言,内核有三种主要设计方法:单体内核、分层架构内核和微内核。 华为的鸿蒙操作系统包括手机上的鸿蒙发行版,开源鸿蒙等不同的组件,他们在技术上有区别又浑然一体,有着同样的API、HAL、进程调用模型等。 尽管处于商业考虑,目前华为在手机上的鸿蒙仍基于AOSP定制开发了VENDER分区和内核抽象层。但从整体上来讲华为的鸿蒙操作系统具有高度的可扩展性和多端协同能力,都得益于其采用的微内核架构和分布式组件的思想。 ## 微内核的优势 单体内核是一个庞大的代码库,负责各种系统任务。虽然这种设计在性能上表现出色,但却很难管理和维护。 与单体内核和分层架构内核相比,微内核有更高的模块性和易于修改的特点。它只提供最基础的服务,如进程调度和内存管理,其他功能则通过用户级服务来实现。这样的架构使得微内核非常适合应用于分布式系统,因为它能更灵活地适应不同场景的需求。 ## 鸿蒙操作系统与微内核 鸿蒙操作系统有两个版本:手机端的鸿蒙和开源鸿蒙。两者都在内核和硬件抽象层(HAL)上进行了改进以支持分布式API。特别是在下一步全面向微内核迁移的方面,鸿蒙做了很多创新。 ### 为什么选择微内核? 1. **模块化**:微内核允许更简单的代码管理和维护。这意味着华为可以更容易地向鸿蒙添加新功能或进行优化。 2. **安全性和稳定性**:微内核由于其模块化,能更有效地隔离不同的系统组件,从而提高系统的安全性和稳定性。 3. **适应多种硬件**:鸿蒙旨在成为一个跨多种设备的统一操作系统。微内核由于其轻量和灵活性,非常适合这种用途。 4. **分布式能力**:微内核因其模块化和易于修改的特性,特别适用于分布式系统。鸿蒙正是依赖这一特点来实现其跨设备的分布式能力。 | Feature/Type | Monolithic Kernels | Layered Architecture-based Kernels | Micro-kernels | | ------------------ | ------------------ | ---------------------------------- | ------------- | | Modularity | Low | Moderate | High | | Performance | High | Moderate | Low | | Maintenance Ease | Low | Moderate | High | | Suitability for DS | Low | Moderate | High | ### 鸿蒙的灵活性 华为的鸿蒙不仅支持最新的鸿蒙微内核(手机、平板、电脑等富设备使用,并未开源),还支持Linux宏内核和华为LiteOS微内核(LiteOS-a,LiteOS-m)。这得益于其硬件抽象层(HAL),使得不同内核之间的API调用、进程模型和硬件驱动模型能够保持一致。 ## 鸿蒙系统与分布式软总线 鸿蒙操作系统的一个突出特点是其强大的分布式软总线能力。分布式软总线是一种用于鸿蒙分布式系统中不同组件或不同能力的端侧设备之间通信的通信协议。不同于传统的RPC(远程过程调用),它针对端侧不稳定的网络环境进行了优化,考虑到弱状态和分布式数据库等,它采用了定制极简的通信协议,这与传统的TCP和UDP不同。通过分布式软总线能力,远端硬件可以抽象为底层的虚拟硬件,通过软总线执行不同的设备操作。分布式软总线与传统的分布式操作系统、分布式软件结构有所不同,它更考虑不同能力的硬件的算力、外设资源共享,而不是云服务领域的冗余、容量等。 ### 举例说明: 假设你有一个华为的手机、平板和手表。当这些设备都运行鸿蒙操作系统时: * 你的平板可以调用手机的摄像头进行视频拍摄。 * 你的平板也可以成为手机的扩展屏幕。 * 你的手表和门铃可以作为其他设备(如手机、电脑、平板)的传感器。 这种多端协同、硬件能力注册的实现,很大程度上依赖于鸿蒙操作系统微内核的高模块性和易扩展性。 ## 微内核在鸿蒙分布式软总线中的角色 由于微内核的高度模块性,鸿蒙系统可以轻松地在各种设备上实现分布式软总线。这种架构允许不同能力的端侧设备进行高效、灵活的通信,实现资源的最优分配和利用。 1. **高效性**: 微内核由于其小巧的体积,可以快速地在各种设备上部署,使得分布式软总线更加高效。 2. **灵活性**: 微内核的模块化设计使得鸿蒙系统可以容易地适应不同设备和应用场景,从而更好地实现分布式软总线。 3. **安全性和稳定性**: 鸿蒙微内核通过严格的数学形式化证明、严格的用户模式和内核模式分离,确保了系统的安全性和稳定性。 ## 结论 微内核为鸿蒙操作系统提供了一个高度模块化、安全、灵活且适用于分布式环境的基础。这不仅使得鸿蒙能够更容易地适应不同类型的硬件,还使其更容易管理和维护。鉴于这些优点,微内核与鸿蒙操作系统的结合可谓珠联璧合。 如此,我们不难理解为什么华为会在设计鸿蒙操作系统时选择微内核作为其核心组件。这一选择不仅体现了前瞻性的技术视野,也预示着分布式计算未来的发展方向。 本站由 硅云 提供支持 Last modification:September 18, 2023 © Allow specification reprint Support Appreciate the author AliPayWeChat Like 1 If you think my article is useful to you, please feel free to appreciate