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鸿蒙系统学习笔记(一) 鸿蒙系统介绍
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鸿蒙系统学习笔记(一) 鸿蒙系统介绍
特此致谢 上一回对于华为的鸿蒙操作系统HarmonyOS进行了介绍并说明了其层次化架构。本回对于层次化架构进行深入解析。再次给出鸿蒙操作系统的层次化架构图如下 四、层次化分析与架构分析
1. 鸿蒙操作系统的层次化分析
1内核层
内核层主要由内核子系统和驱动子系统组成。
内核子系统
HarmonyOS采用多内核设计支持针对不同资源受限的设备选用适合的OS内核。内核抽象层Kernel Abstract LayerKAL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
HarmonyOS驱动框架HarmonyOS Driver FrameworkHDF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4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、DFXDesign For X 、MSDPDV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同时为采用HarmonyOS的设备提供了C/C/JS等多语言的框架API不同设备支持的API与系统的组件化裁剪程度相关。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FAFeature Ability或PAParticle 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。
2. 鸿蒙操作系统的架构分析
鸿蒙操作系统架构具有4个技术特性
分布式架构确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统天生流畅基于微内核架构重塑终端设备可信安全通过统一IDE支撑一次开发、多端部署实现跨终端生态共享
详情请参见上一回华为鸿蒙操作系统简介及系统架构分析1中的“二、系统特点”。
在HarmonyOS架构中重点关注于分布式架构所带来的优势。主要体现在分布式软总线、分布式设备虚拟化、分布式数据管理和分布式任务调度四个方面。
分布式软总线
分布式软总线是多种终端设备的统一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能够快速发现并连接设备高效地分发任务和传输数据。
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资源优势。
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应用跨设备运行时数据无缝衔接为打造一致、流畅的用户体验创造了基础条件。
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。
而HarmonyOS架构的系统安全性主要体现在搭载HarmonyOS的分布式终端上可以保证“正确的人通过正确的设备正确地使用数据”。这里通过“分布式多端协同身份认证”来保证“正确的人”通过“在分布式终端构筑可信运行环境”来保证“正确的设备”通过“分布式数据在跨终端流动的过程中对数据进行分类分级管理”来保证“正确地使用数据”。
HarmonyOS架构提供了基于硬件的可信执行环境TEETrusted Execution Environment来保证用户的个人敏感数据的存储和处理确保数据不泄露。由于分布式终端硬件的安全能力不同对于用户的敏感个人数据需要使用高安全等级的设备进行存储和处理。HarmonyOS使用基于数学可证明的形式化开发和验证的TEE微内核获得了商用OS内核CC EAL5的认证评级。
下图给出了HarmonyOS架构的设备证书认证的传输关系图中描述了证书从一个设备的TEE到另一个设备的TEE之间的安全通道实现安全传输。
