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一文带你看懂HarmonyOS如何适配多种终端

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。

作者:zhangyongzhi来源:鸿蒙社区|2021-10-13 19:39

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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。

为了实现“基于同一套系统能力、适配多种终端形态”,HarmonyOS采用了“组件化”的设计方案,实现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。

一、为什么采用“组件化”设计方案?

分层架构是最为流行、应用最为广泛的软件架构设计方式,将整个软件系统自顶而下垂直划分成若干个层级,对每一层的系统能力、特定行为进行抽象。层级之间单向依赖,上层使用下层的各种服务,而下层对上层不感知。每一层对自己的上层提供接口的同时,隐藏内部实现细节。

对于中小规模系统,基于架构分层可以较好地解决系统架构解耦和跨团队协作问题,每一层提供一定的业务功能,可以由不同的小团队负责每一层不同的业务交付。然而,对于操作系统这么庞大的软件系统,只有架构分层还是远远不够的,因为每一层都很复杂,同一分层内不同模块之间相互依赖、无序调用。如果没有进一步的组件化架构,绝对会给软件工程和项目管理带来巨大的灾难。

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图1 架构分层

基于以上原因,HarmonyOS采用了组件化的设计方案,先对复杂的操作系统进行架构分层,再对每一层进行组件化。

下面我们就来具体看看HarmonyOS的“组件化”设计方案。

二、“组件化”设计方案详解

1. HarmonyOS架构分层

首先,我们来看看HarmonyOS系统是如何架构分层的。

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图2 HarmonyOS架构分层

如图2所示,HarmonyOS划分为以下层级:

应用层: 由应用开发者交付,向最终消费者提供UI接口,为消费者体验负责。应用层向下仅依赖于框架层提供的API,应用开发仅依赖于HarmonyOS发布的SDK。

框架层、系统服务层和内核层: 这三个层级属于HarmonyOS基础平台,由HarmonyOS平台开发者交付,面向北向应用生态提供API和SDK,面向南向设备生态提供Driver Interface和DDK(Driver Development Kit,驱动开发包)。

驱动层: 由设备开发者交付,向HarmonyOS提供器件驱动实现。驱动层仅依赖于驱动框架提供的Driver Interface,驱动开发仅依赖于HarmonyOS发布的DDK。

我们通过架构分层对HarmonyOS操作系统进行大颗粒系统解构,方便不同的生态参与方。参与方既可以相对独立,又可以相互协作,共同构建形形色色的智能终端设备和丰富的应用软件,为消费者带来全场景智慧服务体验。

2. HarmonyOS基础平台组件化

HarmonyOS基础平台涉及框架层、系统服务层和内核层三部分,HarmonyOS对这三个层级进行了进一步的组件化设计。

内核层组件化

如图3所示,内核层包括LiteOS、Linux和驱动框架三个组件。

LiteOS和Linux组件可以按需部署在不同设备之上。这两个组件向系统服务层提供POSIX(Portable Operating System Interface,可移植操作系统接口)和CMSIS(Common Microcontroller Software Interface Standard,通用微处理器软件接口标准)接口,用于屏蔽不同的内核实现差异。

驱动框架组件向驱动层提供了Driver Interface和DDK,向系统服务层提供标准化的硬件操作接口HDI(HarmonyOS Driver Interface)。

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图3 内核层组件化

框架层/系统服务层组件化

HarmonyOS系统架构分层根据功能定位区分了系统服务层和框架层,系统服务层是所有系统服务的汇总,通过框架层向应用暴露API。单个系统能力实现通常分布在系统服务层和框架层,考虑到系统服务和框架紧密耦合,在HarmonyOS中未统一定义系统服务层和框架层之间的层间接口。如图4所示,HarmonyOS将同一个功能实现的系统服务和框架组合在一起,形成一个个独立的“组件”,每个组件提供一个的系统能力和对应的API接口。组件之间基于InnerSDK完成解耦,支持组件独立代码下载、独立编译、独立测试和组件拼装。

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图4 框架层/系统服务层组件化

三、HarmonyOS如何在多终端部署?

通过“组件化”设计后,HarmonyOS支持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。也就是说,一套HarmonyOS可以部署到不同的终端设备上。

为了部署在不同形态的终端设备上,HarmonyOS细分为以下四种基本系统规格:

  • 轻量系统(mini system)

面向MCU(Micro Control Unit,微控制单元)类处理器的设备,支持的设备最小内存为128KiB,如智能家居领域的连接类模组、传感器设备、穿戴类设备等。

可以提供多种轻量级网络协议,轻量级的图形框架,以及丰富的IoT总线读写组件等。

  • 小型系统(small system)

面向应用处理器的设备,支持的设备最小内存为1MiB,如智能家居领域的IP Camera、电子猫眼、路由器以及行车记录仪等。

可以提供更高的安全能力,标准的图形框架,以及视频编解码的多媒体能力。

  • 标准系统(standard system)

面向应用处理器的设备,支持的设备最小内存为128MiB,如带屏IoT设备、智能手机。

可以提供增强的交互能力,3D GPU和硬件合成能力,更多控件和动效更丰富的图形能力,以及完整的应用框架。

  • 大型系统(large system)

面向应用处理器的设备,支持的设备最小内存为1GiB,如智慧屏、智能手表等。

可以提供支持兼容三方OS系统的应用框架。

HarmonyOS根据不同的系统规格,分别定义了最小系统必选组件集和对应的可选组件集。产品部署HarmonyOS时,根据系统规格类型选择对应的最小系统必选组件集,同时根据不同产品的差异化功能需要选择可选组件。基于组件间依赖管理,如果某个可选组件被选择,相应该组件依赖的其他组件也会自动被打包到HarmonyOS系统。

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图5 选择组件

在开发者资源中心DevEco Marketplace可以进行组件管理,灵活拼装出不同的产品解决方案。DevEco Marketplace的详细介绍,请参见往期推文。

DevEco Marketplace链接如下:

https://repo.harmonyos.com

组件是拼装HarmonyOS的一个个零部件。每个组件都提供一定的系统能力,一些组件还涉及面向应用暴露API接口。不同组件组合部署到特定设备上,面向应用提供的API能力会存在差异。本文我们就组件的部署原理做了详细说明,后续我们还将对组件化架构下的组件运行态管理、SDK管理与应用分发原理做进一步的详细解析,敬请期待!

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【责任编辑:jianghua TEL:(010)68476606】

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