“終端分布式操作系統(tǒng)不會(huì)只有鴻蒙 OS，很可能會(huì)像移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代一樣出現(xiàn) Android 和 iOS 兩雄爭(zhēng)霸的局面。”談及 9 月 10 日華為開發(fā)者大會(huì)上發(fā)布的鴻蒙 OS 2.0（Harmony OS，下稱“鴻蒙 OS”），中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院教師、《庖丁解牛 Linux 內(nèi)核分析》作者孟寧認(rèn)為，鴻蒙 OS 一定會(huì)引起國(guó)內(nèi)外巨頭的跟進(jìn)。

鴻蒙 OS 主要涉及五大技術(shù)：應(yīng)用框架、13000+APIs、HUAWEI DevEco、方舟編譯器和分布式應(yīng)用。假如鴻蒙 OS 是一棟大樓，這五大技術(shù)就是地面上可以看到的建筑物，內(nèi)核則是看不見的地基。

圖 | 鴻蒙 OS 五大技術(shù)（來源：華為 HDC）

基于此，DeepTech 就大眾較為熟知的分布式應(yīng)用和方舟編譯器這兩大 “建筑物”、以及作為“地基” 的內(nèi)核，和前文的孟寧、華為云 MVP 馬超、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員馮曉兵、鑒釋科技首席架構(gòu)師劉新銘等專家，進(jìn)行了深入交流。

分布式能力：鴻蒙 OS 的“房頂”

華為給鴻蒙 OS 的定義，是“首個(gè)真正為全場(chǎng)景時(shí)代打造的分布式操作系統(tǒng)”。分布式，也是華為在鴻蒙 OS 的介紹中，提及最頻繁的名詞之一。

孟寧告訴 DeepTech，傳統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)主要在云端使用，比如 Hadoop。據(jù)他了解，鴻蒙 OS 是業(yè)界首款終端分布式操作系統(tǒng)，也是面向 5G 智能物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境開發(fā)的操作系統(tǒng)，它要解決的核心問題是協(xié)同多個(gè)智能終端，完成單個(gè)終端難以達(dá)成的目標(biāo)。

圖 | 華為表示鴻蒙 OS 是“首個(gè)真正為全場(chǎng)景時(shí)代打造的分布式操作系統(tǒng)”

在本次發(fā)布會(huì)上，華為也通過系列案例，展示了鴻蒙 OS 的分布式能力，比如讓“遠(yuǎn)程課堂如現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)”。此前，使用教育軟件進(jìn)行在線教學(xué)時(shí)，所有界面都擠在手機(jī)、或平板等設(shè)備上，由于界面太繁雜、干擾信息太多，學(xué)生使用時(shí)很難集中注意力。

鴻蒙 OS 的分布式能力，可讓遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)“像在教室里一樣”。發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，華為展示了某教育 App 的案例，該 App 基于鴻蒙 OS 分布式框架，能把教師的實(shí)時(shí)講課放到大屏上，學(xué)生手上拿的平板或手機(jī)，僅用作跟老師的溝通。

此前這樣的應(yīng)用，無法在單設(shè)備上完成，更無法在兩個(gè)設(shè)備之間聯(lián)動(dòng)，而鴻蒙 OS 的分布式能力，則能實(shí)現(xiàn)上述功能。

圖 | 多屏聯(lián)動(dòng)課堂（來源：華為 HDC）

孟寧分析稱，分布式操作系統(tǒng)和集中式操作系統(tǒng)是相對(duì)的。在組織管理上，分布式操作系統(tǒng)更具靈活性和魯棒性，可避免集中式操作系統(tǒng)的單點(diǎn)依賴、容錯(cuò)性差等弱點(diǎn)。

因此，分布式操作系統(tǒng)可靈活地進(jìn)行不同組合和協(xié)同，它的主要作用，是統(tǒng)一多種硬件資源，為分布式應(yīng)用提供簡(jiǎn)潔的高層應(yīng)用接口。

當(dāng)前，市面上大多數(shù)分布式技術(shù)，都是云端分布式技術(shù)，而云端分布式技術(shù)和終端分布式技術(shù)，并沒有顯著區(qū)別，但它們面臨著差異巨大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。云端分布式系統(tǒng)所依賴的網(wǎng)絡(luò)，往往是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的有線網(wǎng)絡(luò)。

而終端分布式系統(tǒng)所依賴的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更復(fù)雜，如 Wi-Fi、藍(lán)牙、5G、以太網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。因此在技術(shù)優(yōu)化上，終端分布式技術(shù)的挑戰(zhàn)更大，而華為使用的正是終端分布式技術(shù)，孟寧認(rèn)為這也是華為作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商的自身優(yōu)勢(shì)所在。那么，終端分布式技術(shù)，會(huì)有哪些特點(diǎn)？他給出了進(jìn)一步分析：

1、低延時(shí)。以上述教育類軟件為例，它對(duì)低延時(shí)有著廣泛需求。但由于網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議棧和操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度等因素的制約，用戶很難獲取流暢體驗(yàn)。

而鴻蒙 OS 可從整個(gè)軟件技術(shù)棧，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，目前可以看到華為將網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的解決方案，提煉出一個(gè)新的技術(shù)概念——分布式軟總線。

相比硬總線，軟總線的意思是在多終端設(shè)備之間，有一條互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)通道，它能為多終端協(xié)同和系統(tǒng)管理提供基礎(chǔ)服務(wù)。

圖 | 鴻蒙 OS 分布式軟總線（來源：華為 HDC）

2、可實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備數(shù)據(jù)管理。在跨設(shè)備數(shù)據(jù)處理的過程中，操作系統(tǒng)不僅面臨著低延時(shí)文件存取、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問、搜索等挑戰(zhàn)，還有數(shù)據(jù)管理上的挑戰(zhàn)。當(dāng)然天下武功唯快不破，如果跨設(shè)備數(shù)據(jù)同步足夠快，數(shù)據(jù)管理的難度也會(huì)降低。

如下圖所示，華為表示鴻蒙 OS 的遠(yuǎn)程讀寫性能、OPS 性能（Open Pluggable Specification，能為平板顯示器增加計(jì)算能力）、以及檢索性能，均高過三家友商的操作系統(tǒng)。

圖 | 鴻蒙 OS 的分布式數(shù)據(jù)管理能力（來源：華為 HDC）

3、更安全。手機(jī)等終端產(chǎn)品，分布在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，它不像云端可以集中在固定的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，因此終端分布式系統(tǒng)面臨著更多的安全挑戰(zhàn)。如何確保正確的人，用正確的設(shè)備正確地使用數(shù)據(jù)？這是分布式安全的挑戰(zhàn)。

鴻蒙 OS 的安全法則是，面對(duì)潛在外部攻擊設(shè)置防火墻；面對(duì)潛在內(nèi)部攻擊，則采用檢測(cè)已知威脅、和 “AI 檢測(cè)未知威脅” 兩種辦法。

圖 | 鴻蒙 OS 的安全能力

此外，華為云 MVP 馬超就鴻蒙 OS 分布式技術(shù)做了如下總結(jié)，他表示，鴻蒙 OS 主要包含分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式安全三大塊，這類似于變形金鋼中大無畏式的超級(jí)合體戰(zhàn)士，本身汽車人單體的作戰(zhàn)能力已經(jīng)非常優(yōu)秀，再通過組合方式可表現(xiàn)出更優(yōu)秀的作戰(zhàn)能力。

談及其他廠商也在使用分布式技術(shù)，馬超分析稱，此分布式并非彼分布式，傳統(tǒng)意義上分布式技術(shù)是做減法，鴻蒙OS的分布式技術(shù)是在做加法，通過分布式硬件的虛擬化技術(shù)，打破單一物理設(shè)備硬件能力的局限，讓不同硬件的能力可以互為補(bǔ)充，從而帶來全場(chǎng)景智慧體驗(yàn)。

說到過去一年人們對(duì)鴻蒙 OS 的不滿，孟寧認(rèn)為，目前用戶能感受到的操作系統(tǒng)主要是手機(jī)操作系統(tǒng)，其中 Android 和 iOS 位居市場(chǎng)統(tǒng)治地位，鴻蒙 OS 如果加入該存量市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，并不能帶來多少商業(yè)價(jià)值，反而會(huì)讓鴻蒙 OS 在替代 Android 上付出巨大投入，而這很不劃算。

鴻蒙 OS 從物聯(lián)網(wǎng)、車載系統(tǒng)、智能家居等領(lǐng)域切入，其面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力更小，因?yàn)闃I(yè)內(nèi)還沒有其他終端分布式操作系統(tǒng)誕生，所以鴻蒙 OS 是在順應(yīng) 5G 時(shí)代潮流，開拓增量市場(chǎng)。隨著搭載鴻蒙 OS 的智能產(chǎn)品的上市，用戶對(duì)鴻蒙會(huì)有更直觀的感受。

此外，華為本次也宣布，2021 年華為手機(jī)將全面升級(jí)鴻蒙 OS。 孟寧認(rèn)為：“很有可能實(shí)現(xiàn)的預(yù)見是，鴻蒙 OS 不僅能進(jìn)入手機(jī)操作系統(tǒng)，甚至能進(jìn)入電腦操作系統(tǒng)領(lǐng)域。如果得以實(shí)現(xiàn)，鴻蒙 OS 作為分布式操作系統(tǒng)，也將成為人機(jī)交互的統(tǒng)一接口界面，那時(shí)它就是真正的全場(chǎng)景分布式操作系統(tǒng)。”

圖 | 鴻蒙 OS 的分布式能力（來源：華為 HDC）

方舟編譯器：鴻蒙 OS 的 “房梁” 之一

鴻蒙 OS 之所以在華為開發(fā)者大會(huì)上發(fā)布，而不是在該公司其他大會(huì)上發(fā)布，是因?yàn)橐豢畈僮飨到y(tǒng)能否取得成功，技術(shù)本身并不是關(guān)鍵，開發(fā)者生態(tài)才是關(guān)鍵。

本次大會(huì)上，華為消費(fèi)者 BG 軟件部總裁王成錄表示：“中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)非常繁榮，但是現(xiàn)在的繁榮非常容易凋零枯萎，原因是我們沒有根，特別是在軟件領(lǐng)域，（可以說）中國(guó)的軟件行業(yè)是沒有根的。”

孟寧認(rèn)為，“根”就在于構(gòu)建開發(fā)者生態(tài)，這也是操作系統(tǒng)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。只有在操作系統(tǒng)上提供豐富的應(yīng)用程序，用戶才會(huì)選擇它；而只有提供完善的開發(fā)工具，開發(fā)者才會(huì)選擇它。

一般來說，開發(fā)者開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，使用的是編程語言和編程接口，編程語言對(duì)應(yīng)的工具是編譯器，編程接口對(duì)應(yīng)的是編程框架、SDK、云服務(wù)接口等，這些都是開發(fā)者生態(tài)中最核心的工具。

從 HiLink、HMS Core 5.0、HiCar、以及模擬器和集成開發(fā)環(huán)境等配套工具和服務(wù)來看，鴻蒙 OS 在開發(fā)者生態(tài)方面，已具備一定實(shí)力，并已吸引不少開發(fā)者加入其中。

圖 | 鴻蒙 OS 中的方舟編譯器 2.0（來源：華為 HDC）

這里要重點(diǎn)講一下方舟編譯器，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、國(guó)內(nèi)編譯器專家馮曉兵告訴 DeepTech，編譯器和操作系統(tǒng)都是系統(tǒng)軟件，它們各自有不同的作用和價(jià)值。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，編譯器的作用主要有兩個(gè)：第一，將開發(fā)者開發(fā)的應(yīng)用（通常使用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言開發(fā)），編譯為可以在目標(biāo)平臺(tái)上執(zhí)行的目標(biāo)程序；第二，通過多種分析和優(yōu)化技術(shù)，讓目標(biāo)程序可以更適合于在目標(biāo)平臺(tái)上執(zhí)行。

終端用戶可能意識(shí)不到編譯系統(tǒng)的存在，但是編譯系統(tǒng)又是不可忽視的，比如現(xiàn)在很多終端應(yīng)用都采用 Java 語言開發(fā)，而很多 Java 應(yīng)用的執(zhí)行都離不開 JIT（即時(shí)編譯技術(shù)）支持。

編譯器對(duì)于開發(fā)者生態(tài)有著重要作用，曾擔(dān)任惠普 Java 編譯器技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任、鑒釋科技首席架構(gòu)師劉新銘，對(duì)此有著深刻體會(huì)。劉新銘告訴 DeepTech，華為方舟編譯器的首席架構(gòu)師周志德，是他的好朋友和前同事。

過去十年左右，劉新銘和周志德共同參與了包括 Open64 編譯器在內(nèi)的諸多項(xiàng)目。他們都堅(jiān)持簡(jiǎn)單通用的設(shè)計(jì)原則，熱衷在正確的抽象層上做正確的事情。

劉新銘指出，方舟編譯器也秉持著相同的設(shè)計(jì)原理，并在其中設(shè)計(jì)了特定的 Java 抽象，來實(shí)現(xiàn) Java 特定的優(yōu)化目標(biāo)。他認(rèn)為，方舟編譯器也讓中國(guó)創(chuàng)建自主的計(jì)算機(jī)軟件生態(tài)系統(tǒng)成為可能，因?yàn)橛辛司幾g器，才會(huì)有操作系統(tǒng)。中國(guó)只有具備自主編譯器，才能在谷歌等國(guó)外巨頭面前擁有發(fā)言權(quán)。

同時(shí)，鴻蒙 OS 的開源，是構(gòu)筑開發(fā)者生態(tài)的另一極。孟寧表示，開源軟件已成為最主流的軟件開發(fā)模式，連微軟都已開始擁抱開源。開源軟件具有 “眼球足夠多，Bug 無從藏” 的代碼質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。

圖 | 華為積極擁抱開發(fā)者（來源：華為 HDC 大會(huì)）

當(dāng)前中國(guó)企業(yè)開放的源代碼比較少，主要是因?yàn)槠髽I(yè)大多使用別人的開源代碼，原創(chuàng)代碼比較少，這會(huì)導(dǎo)致無 “源” 可開。孟寧認(rèn)為華為近年來，在軟件工程領(lǐng)域投入頗多，相信代碼質(zhì)量已經(jīng)得到較大提高。

與此同時(shí)，鴻蒙 OS 開源也是自信的象征，不過商業(yè)公司不會(huì)僅為顯示自信而開源。孟寧認(rèn)為華為開源主要有以下幾方面考慮：

1、對(duì)華為自身來說，開源可以給外國(guó)政府、國(guó)際客戶、以及生態(tài)鏈合作伙伴吃個(gè)定心丸，消除國(guó)家安全上的顧慮，樹立開放合作的良好國(guó)際形象；

2、開源有利于借助社區(qū)力量來改善代碼質(zhì)量，有利于開發(fā)者獲得社區(qū)的技術(shù)支持，從而吸引更多開發(fā)者加入其生態(tài)系統(tǒng)；

3、對(duì)終端用戶而言，開源可減輕海外終端用戶對(duì)隱私和安全上的心理障礙。

本次發(fā)布會(huì)上，華為表示到 2021 年 10 月，鴻蒙 OS 將面向 4GB 以上所有設(shè)備開源，這很可能意味著鴻蒙 OS 在進(jìn)入手機(jī)和電腦之后，會(huì)成為真正意義上的全場(chǎng)景分布式操作系統(tǒng)。

圖 | 鴻蒙 OS 開源路標(biāo)（來源：華為 HDC）

鴻蒙 OS 的“房地基”：微內(nèi)核架構(gòu)

如果把鴻蒙 OS 比作一棟大樓，那么 Harmony OS 應(yīng)用框架、13000+APIs、HUAWEI DevEco、方舟編譯器和分布式應(yīng)用這五大能力，就是房子的五大功能。

而內(nèi)核則是房子的“地基”，本次發(fā)布會(huì)上，華為也表示鴻蒙 OS 基于微內(nèi)核架構(gòu)，其代碼量只有 Linux 宏內(nèi)核的千分之一，受攻擊幾率借此大幅降低，終端設(shè)備也變得更加可信安全。

那么，到底什么是微內(nèi)核？微內(nèi)核可以給用戶帶來哪些好處？孟寧做了以下分析。

說起微內(nèi)核，先得區(qū)分宏內(nèi)核和微內(nèi)核。從代碼量上，宏內(nèi)核和微內(nèi)核一個(gè)多一個(gè)少，實(shí)際上更主要的是管理職責(zé)上的多和少。

成功的單機(jī)操作系統(tǒng)都是基于宏內(nèi)核比如 Linux 內(nèi)核，單機(jī)操作系統(tǒng)的硬件管理、以及系統(tǒng)調(diào)用接口之間的幾乎所有管理工作，都放在內(nèi)核中集中統(tǒng)一處理。

而谷歌的下一代操作系統(tǒng)和華為鴻蒙 OS 都選擇了微內(nèi)核，背后一定有其原因。下一代操作系統(tǒng)主要面向萬物互聯(lián)的 5G 智能物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，這種環(huán)境的特點(diǎn)是，終端類型不僅多種多樣，還需要互相協(xié)同工作。

而微內(nèi)核的好處在于，既方便適應(yīng)硬件資源差異較大的諸多終端設(shè)備，又方便將很多管理職責(zé)轉(zhuǎn)移到分布式系統(tǒng)層面。孟寧認(rèn)為，這是谷歌和華為在下一代操作系統(tǒng)中，不約而同選擇微內(nèi)核的原因。

對(duì)于微內(nèi)核可以帶來的用戶體驗(yàn)，孟寧表示，微內(nèi)核便于多種終端底層在操作系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，其可以為多端融合提供更流暢的用戶體驗(yàn)，顯然這種好處對(duì)用戶來說是間接的，用戶往往感受不到產(chǎn)品背后是微內(nèi)核還是宏內(nèi)核。

直接的好處就是省錢，因?yàn)橥葪l件下，微內(nèi)核消耗的硬件資源更少，一旦降低硬件成本，用戶就能買到性價(jià)比更高的產(chǎn)品。

鴻蒙 OS 會(huì)刺激國(guó)內(nèi)外巨頭跟進(jìn)

多年從事 Linux 內(nèi)核分析課程教學(xué)的孟寧認(rèn)為，電腦操作系統(tǒng)和手機(jī)操作系統(tǒng)都是單機(jī)操作系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)一般是在單機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，再做一些分布式管理工作。只是在鴻蒙 OS 發(fā)布之前，業(yè)內(nèi)沒有面向物聯(lián)網(wǎng)的分布式操作系統(tǒng)。

故此，他認(rèn)為鴻蒙 OS 的發(fā)布，一定會(huì)刺激國(guó)內(nèi)外巨頭以某種方式跟進(jìn)。而且在中美技術(shù)脫鉤的背景下，中國(guó)基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件亟待提高，鴻蒙 OS 的發(fā)布就像是吹起沖鋒的號(hào)角。因?yàn)轼櫭?OS 這樣的終端分布式操作系統(tǒng)，比電腦和手機(jī)的單機(jī)操作系統(tǒng)要復(fù)雜起碼一個(gè)數(shù)量級(jí)。

在技術(shù)棧上，鴻蒙 OS 增加了一層分布式操作系統(tǒng)管理，在芯片、系統(tǒng)和編程接口上，則融入了 AI 技術(shù)。因此鴻蒙 OS 必然會(huì)帶動(dòng)以操作系統(tǒng)為代表的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件領(lǐng)域的大發(fā)展。

對(duì)此孟寧總結(jié)稱：“我想終端分布式操作系統(tǒng)不會(huì)只有鴻蒙 OS 這一個(gè)技術(shù)棧，很可能會(huì)像移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代一樣 Android 和 iOS 兩強(qiáng)爭(zhēng)霸，因此讓我們拭目以待鴻蒙 OS 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的出現(xiàn)。”

由于美國(guó)禁令，三天后的 9 月 15 日，三星和 SK 海力士將停止向華為供應(yīng)芯片，迫在眉睫的“斷供日”，或?qū)⒔o其帶來更大壓力。9 月 10 日，華為消費(fèi)者業(yè)務(wù) CEO 余承東表示：“沒有人能夠熄滅滿天星光，每一位開發(fā)者，都是華為要匯聚的星星之火。”這句話，或可以代表華為迎接困難的態(tài)度。