HarmonyOS NEXT商用对国产操作系统及相关行业的意义

IOS

要是鸿蒙生态在国内乃至全球都能顺利发展，就会成为继IOS与安卓之后的第三个相对独立的生态体系。该体系站在前代生态的基础之上，覆盖手机、电脑、3C智能设备以及新能源汽车，可能会是跨端种类最多的分布式系统。多年前我跟微软谈及MS UWP的构想，微软的核心思路为：UWP属于真正能一次开发多端部署的分布式架构，从X86到ARM，微软期望借助UWP达成异构部署的愿景。但遗憾的是，UWP半途夭折，Apple和谷歌后来者居上，在ARM架构的移动端实现了相关布局。华为的HarmonyOS NEXT生态尚处于极早期阶段，虽然从萌芽到脱离AOSP已历经十年。回顾Apple和谷歌体系的发展，它们最初的五六年都在解决底层问题，而底层问题大致有几个方向：系统面向的硬件体系有哪些？从何处开始？第二，系统和生态要解决哪些问题？异构通信、单体性能、多媒体体验、消息传递还是无缝流转？第三，为何由我打造这个生态？我有多少号召力？号召力难道仅意味着应用适配与开发者利益分配？苹果、谷歌、华为以及早期的微软，Symbian走向败亡的教训仍清晰可见。Symbian连不同版本间的相互兼容都没能做到，S60和S80系统兼容性差、无法互通，它对不同硬件架构的兼容性也很糟糕，失败来得迅猛，还没来得及总结就被苹果彻底击垮，再无翻身之力。微软在这三个方面也犯了同样错误，WindowsPhone与之前的APP不兼容，而且一直解决不了X86和ARM的兼容问题。谷歌也曾处境危急，直至史诗般的AOSP 2.1版本推出，才得到手机厂商的真正支持，进而开启了宏大的安卓革命。从2003年安迪·鲁宾创立安卓，到2008年ARM和华为加入安卓体系，再到2015年安迪创立Essential，安卓体系内的历程同样充满风险。身为安卓之父，安迪自己也犯遍了致命错误，最终随着Essential的落幕，安卓的发展从设备操作系统真正走向了分布式生态体系。我着重强调这些史前故事，是想让大家知道，HarmonyOS NEXT的创建与发展也是危险重重、充满挑战的。即便到了现在，我们已经有了独立于AOSP体系的NEXT设备，也仍要重新回顾行业前辈所经历的那些艰难险阻。要是十年之后再回首，HarmonyOS NEXT能像我们期望的那样，成为全球真正的三大异构分布式系统之一，在全球拥有数十亿的活跃设备，那么我们就可以讲，华为在这个系统的顶层逻辑设计上极为成功，它解决了我之前提到的三个大方向的问题，而不是仅仅在某些自主研发的模块上自我陶醉。分布式系统的顶层逻辑设计十分关键，它能解决设备连接与应用场景中的哪些问题？这一问题比单纯的技术自主研发更为重要。微软、Symbian以及早期的安卓系统大多为自主研发，然而其顶层设计存在严重问题，所以难以长远发展。在linux/GNU体系里，像Ubuntu这般成功的系统也不多见，很多遵循GNU规范的linux发行版，不管是部署数量还是用户场景，和成熟的Ubuntu相比都相差甚远。在操作系统生态里，自主研发的技术和产品虽然至关重要，但这只是术。其实，开发者生态对系统顶层逻辑的设计和发展规划才是道。在这方面，华为可与苹果、谷歌相提并论。或者可以说，在众多失败案例中，华为至少真正汲取了教训。

我对操作系统的理解不算深刻，不过在IT行业经历的周期挺长，目睹过众多成败案例。在移动端，苹果无疑树立了榜样，IOS和macOS实现跨硬件平台部署，应用体验极为统一，消息通信顺畅。在服务器端，linux给Windows Server好好地上了一课，它具有低成本、轻量化、高效率以及几乎兼容所有硬件架构的优势。HarmonyOS NEXT属于体系化的操作系统。它得应对ARM、X86等指令系统，要实现对场景硬件的全面覆盖，因此得有一整套组件，像编程框架、编译器、RunTime、自有编程语言、文件系统、内核、IDE、系统设计器，还有应用层的AI驱动、AI框架和AI模型。在此期间，华为官方宣称鸿蒙的Kernel超越了linux Kernel。在程序员看来，这可是相当惊人的言论。当前Kernel官网发布的Stable版本为6.10，安卓等各类linux衍生版本都会依据硬件性能与具体需求，选用不同版本的Kernel来开发操作系统，就像我编译的OP是基于5.15.160内核的。没好好学过linux Kernel的人，可能都不清楚一个Kernel到底有哪些任务，下面是linux Kernel MAP。

简单来讲，Kernel就像是变形金刚里的能量魔方（Cube），是操作系统的核心部分，涵盖核心驱动、文件系统、网络通信、消息传递、输入输出系统、存储系统等内容。当前Kernel版本的修订，大多集中在新CPU的兼容、新安全策略、驱动补充以及一些核心功能（如文件系统更新）上。一般而言，像AOSP基金会这样的操作系统发行版厂商，只会为Kernel做贡献，而不会去重新开发一个Kernel，毕竟这涉及到太多方面且技术难度很大。华为的HarmonyOS NEXT使用自有微内核，这表明在Kernel MAP的众多模块里，华为大概要有自主控制权。虽不必所有模块都由自己从无到有开发，但多数模块得有可控性与长期迭代能力。宣称终结西方垄断容易，可真正让linux Kernel使命结束却很难。但回顾华为过往发布的诸多产品和技术，其或许确实具备这种能力。像华为开发的EROFS文件系统，已成为全球智能终端只读文件系统的事实标准，随机读取性能较EXT提高3倍，该系统也被linux体系广泛运用。

安卓

linux是全球开发者共创的科学奇迹，如同巴别塔工程。如今华为要再造类似的成果，这对其核心能力布局与潜力是极大的考验。有兴趣的读者可自行去阅读华为和上海交通大学科研人员共同发表的论文Microkernel Goes General: Performance and Compatibility in the HongMeng Production Microkernel。该论文大体上阐释了鸿蒙微内核的兼容性、其与linux内核的关系，以及鸿蒙微内核独有的原生优势。

在阅读这篇有关鸿蒙微内核的论文之前，不妨先了解些HarmonyOS的趣闻。2021年6月时，华为德累斯顿研发中心的Martin Děck?（HelenOS微内核的作者）就发表过一则宣言：我们正在开发Android的最终替代品。之后，Martin Děck?便开启了为华为研发操作系统的工作。

Martin现在已经从华为离职，到Kernkonzept GmbH就职了。这家公司致力于开发基于微内核的L4Re操作系统以及相关的虚拟化技术。Martin称得上是一位名副其实的微内核系统专家。就在数天前，他在Mastodon Discuss.Systems服务器上发了一个帖子：要是下次再有人跟你说微内核没用、不切实际或者性能差，那就让他们看看这个东西。（这篇论文的作者都是Martin在德累斯顿华为操作系统内核实验室的同事）

好，咱们从技术层面正确认识鸿蒙微内核。这篇论文提到，华为开发鸿蒙微内核，为何还要保留宏内核？

此外，华为阐释了鸿蒙内核和linux Kernel的关联与差异，大致情况如下：实际上，绝大多数媒体都无法清晰阐释HarmonyOS NEXT到底是何种系统。从这篇论文来看，HarmonyOS NEXT的自主创新之处主要体现在微内核、兼容性、生态系统、跨端部署以及特定优化等方面。在linux Kernel和自研微内核二者择其一的情况下，就鸿蒙生态（手机、IoT和汽车）的互联需求而言，华为觉得鸿蒙微内核的优势集中于安全性、可靠性、扩展性、性能、广泛的兼容性（即通过linux ABI兼容linux生态）、高开发效率和低开发成本。例如，很多正在体验HarmonyOS NEXT的用户都认为，即便处理器性能不太好，该系统的表现也令人满意。华为在论文中阐述了相关原理。举个很合适的例子，linux的弹性部署能力堪称天下第一，超算集群能部署，鼠标大小的单片机也能部署，许多99元的VPS运行Ubuntu都很流畅。这就是linux在性能方面的天然优势，不依赖特定硬件平台。鸿蒙微内核在这方面的表现也基本具备这种能力。与之相比，AOSP若要优化系统性能和安全性，很多时候得靠OEM厂商自己去努力达成。（我更期待AOSP将来能开发自己的内核，http://Openwrt.org也是如此。）总体而言，鸿蒙微内核更为轻量，开发者只需专注于服务与产品开发，不必过于在意内核的复杂性。并且，linux内核在不同任务场景和操作系统发行版中的性能表现差异显著，致使特定系统发行版必须设立专门基金会来优化性能，像AOSP体系的性能调度就存在很大问题，国内几家厂商都提出了自己的性能调度方案，为AOSP做出了卓越贡献。与之相对，鸿蒙微内核这一轻量级内核的开发目的在于解决过度依赖硬件性能的问题。在相关论文里，华为和上海交大的科研人员给出了鸿蒙内核与HarmonyOS NEXT系统的典型测试结果：

我选取了部分典型测试结论，如下所示（所有测试结果均源于该论文）。

若想了解IPC、Context Switch、数据/控制平面等基础概念，可查看Wiki或者华为云相关知识库。此外，鸿蒙生态需求侧包括全场景、原生安全与原生智能化。

华为为构建安全可信的操作系统做了诸多工作，比如发布根证书计划。该计划的目的是给华为的操作系统和浏览器打造更安全可信的数字环境，HarmonyOS NEXT就率先运用了这个计划，构建起自己的可信根证书库。这几日我大致体验了Mate60 Pro上部署的NEXT0.0.31 Dev Beta2。因华为有严格的信息安全举措，无法给读者截界面图。经过一番浅度体验，针对当前版本，我的观点和展望如下：

5. 系统权限与数据分享的安全规范：HarmonyOS NEXT对隐私数据的读取和使用有着严格规范。它取消了通话记录、短信、电话、读取已安装应用列表等9种不合理的权限，这既减少了用户的管理成本，又从源头上降低了隐私泄露风险。其全新的安全访问机制改变了应用获取隐私数据的方式，从管权限转变为管数据，完全革新了用户管理权限的模式，将隐私控制权真正交还到用户手中。另外，HarmonyOS NEXT在安全技术上有诸多革新，实现了从个人单设备安全、多设备安全到多人多设备协同安全的跨越，还推出系统级文件加密，文件在手机或平板分享出去后，只有授权用户才能打开。

HarmonyOS NEXT若要成就大业，其舞台必然是全球范围，而非局限于中国。相较于过往那些或成功或失败的先行者，华为如今已拥有超9亿的物联网设备，其新能源汽车生态规模庞大，NEXT系统和开发社区的完成度也较为可观。然而巴别塔非一日建成，苹果、微软、谷歌在这一行业都耕耘了三四十年，哪怕最年轻的安卓也已超过20岁了。HarmonyOS NEXT的故事才刚刚拉开序幕。