乘风破浪，遇见华为鸿蒙智能终端系统(HarmonyOS 2)，打造面向全场景的分布式操作系统

Posted 2021-06-06 TaylorShi

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了乘风破浪，遇见华为鸿蒙智能终端系统(HarmonyOS 2)，打造面向全场景的分布式操作系统相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

什么是鸿蒙智能终端系统(HarmonyOS 2)

HarmonyOS 是新一代的智能终端操作系统，为不同设备的智能化、互联与协同提供了统一的语言。带来简洁，流畅，连续，安全可靠的全场景交互体验。

https://www.harmonyos.com

HarmonyOS 鸿蒙系统（鸿蒙 OS）是一款“面向未来”、面向全场景（移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等）的分布式操作系统。在传统的单设备系统能力的基础上，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，能够支持多种终端设备。

鸿蒙操作系统及华为全场景新品发布会

里程碑

2019年8月，华为在开发者大会上正式发布鸿蒙系统。
2020年9月，华为在开发者大会上发布鸿蒙2.0，并面向应用开发者发布Beta版本。
2020年12月，华为发布鸿蒙OS 2.0手机开发者Beta版。
2021年6月，华为正式发布鸿蒙OS 2.0。

系统定位

HarmonyOS是一款“面向未来”、面向全场景（移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等）的分布式操作系统。在传统的单设备系统能力的基础上，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，能够支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等多种终端设备。

对消费者而言，HarmonyOS能够将生活场景中的各类终端进行能力整合，可以实现不同的终端设备之间的快速连接、能力互助、资源共享，匹配合适的设备、提供流畅的全场景体验。
对应用开发者而言，HarmonyOS采用了多种分布式技术，使得应用程序的开发实现与不同终端设备的形态差异无关。这能够让开发者聚焦上层业务逻辑，更加便捷、高效地开发应用。
对设备开发者而言，HarmonyOS采用了组件化的设计方案，可以根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪，满足不同形态的终端设备对于操作系统的要求。

HarmonyOS提供了支持多种开发语言的API，供开发者进行应用开发。支持的开发语言包括Java、XML（Extensible Markup Language）、C/C++ 、 JS（javascript）、CSS（Cascading Style Sheets）和HML（HarmonyOS Markup Language）。

系统架构

HarmonyOS整体遵从分层设计，从下向上依次为：内核层、系统服务层、框架层和应用层。系统功能按照“系统 > 子系统 > 功能/模块”逐级展开，在多设备部署场景下，支持根据实际需求裁剪某些非必要的子系统或功能/模块。

内核层

内核子系统：HarmonyOS采用多内核设计，支持针对不同资源受限设备选用适合的OS内核。内核抽象层（KAL，KernelAbstract Layer）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（HDF）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。

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。该层包含以下几个部分：

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、DFX、MSDP&DV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。

根据不同设备形态的部署环境，基础软件服务子系统集、增强软件服务子系统集、硬件服务子系统集内部可以按子系统粒度裁剪，每个子系统内部又可以按功能粒度裁剪。

框架层

框架层为HarmonyOS的应用程序提供了Java/C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability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。

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FA（Feature Ability）或PA（Particle 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。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。

系统安全性

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”。

通过“分布式多端协同身份认证”来保证“正确的人”。
通过“在分布式终端上构筑可信运行环境”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”。

正确的人

在分布式终端场景下，“正确的人”指通过身份认证的数据访问者和业务操作者。“正确的人”是确保用户数据不被非法访问、用户隐私不泄露的前提条件。HarmonyOS通过以下三个方面来实现协同身份认证：

零信任模型：HarmonyOS基于零信任模型，实现对用户的认证和对数据的访问控制。当用户需要跨设备访问数据资源或者发起高安全等级的业务操作（例如，对安防设备的操作）时，HarmonyOS会对用户进行身份认证，确保其身份的可靠性。
多因素融合认证：HarmonyOS通过用户身份管理，将不同设备上标识同一用户的认证凭据关联起来，用于标识一个用户，来提高认证的准确度。
协同互助认证：HarmonyOS通过将硬件和认证能力解耦（即信息采集和认证可以在不同的设备上完成），来实现不同设备的资源池化以及能力的互助与共享，让高安全等级的设备协助低安全等级的设备完成用户身份认证。

正确的设备

在分布式终端场景下，只有保证用户使用的设备是安全可靠的，才能保证用户数据在虚拟终端上得到有效保护，避免用户隐私泄露。

安全启动：确保源头每个虚拟设备运行的系统固件和应用程序是完整的、未经篡改的。通过安全启动，各个设备厂商的镜像包就不易被非法替换为恶意程序，从而保护用户的数据和隐私安全。
可信执行环境：提供了基于硬件的可信执行环境（TEE，Trusted Execution Environment）来保护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。
设备证书认证：支持为具备可信执行环境的设备预置设备证书，用于向其他虚拟终端证明自己的安全能力。对于有TEE环境的设备，通过预置PKI（Public Key Infrastructure）设备证书给设备身份提供证明，确保设备是合法制造生产的。设备证书在产线进行预置，设备证书的私钥写入并安全保存在设备的TEE环境中，且只在TEE内进行使用。在必须传输用户的敏感数据（例如密钥、加密的生物特征等信息）时，会在使用设备证书进行安全环境验证后，建立从一个设备的TEE到另一设备的TEE之间的安全通道，实现安全传输。

正确地使用数据

在分布式终端场景下，需要确保用户能够正确地使用数据。HarmonyOS围绕数据的生成、存储、使用、传输以及销毁过程进行全生命周期的保护，从而保证个人数据与隐私、以及系统的机密数据（如密钥）不泄漏。

数据生成：根据数据所在的国家或组织的法律法规与标准规范，对数据进行分类分级，并且根据分类设置相应的保护等级。每个保护等级的数据从生成开始，在其存储、使用、传输的整个生命周期都需要根据对应的安全策略提供不同强度的安全防护。虚拟超级终端的访问控制系统支持依据标签的访问控制策略，保证数据只能在可以提供足够安全防护的虚拟终端之间存储、使用和传输。
数据存储：HarmonyOS通过区分数据的安全等级，存储到不同安全防护能力的分区，对数据进行安全保护，并提供密钥全生命周期的跨设备无缝流动和跨设备密钥访问控制能力，支撑分布式身份认证协同、分布式数据共享等业务。
数据使用：HarmonyOS通过硬件为设备提供可信执行环境。用户的个人敏感数据仅在分布式虚拟终端的可信执行环境中进行使用，确保用户数据的安全和隐私不泄露。
数据传输：为了保证数据在虚拟超级终端之间安全流转，需要各设备是正确可信的，建立了信任关系（多个设备通过华为帐号建立配对关系），并能够在验证信任关系后，建立安全的连接通道，按照数据流动的规则，安全地传输数据。当设备之间进行通信时，需要基于设备的身份凭据对设备进行身份认证，并在此基础上，建立安全的加密传输通道。
数据销毁：销毁密钥即销毁数据。数据在虚拟终端的存储，都建立在密钥的基础上。当销毁数据时，只需要销毁对应的密钥即完成了数据的销毁。

技术特性

一、硬件互助，资源共享

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。

二、一次开发，多端部署

HarmonyOS提供了用户程序框架、Ability框架以及UI框架，支持应用开发过程中多终端的业务逻辑和界面逻辑进行复用，能够实现应用的一次开发、多端部署，提升了跨设备应用的开发效率。

三、统一OS，弹性部署

HarmonyOS通过组件化和小型化等设计方法，支持多种终端设备按需弹性部署，能够适配不同类别的硬件资源和功能需求。支撑通过编译链关系去自动生成组件化的依赖关系，形成组件树依赖图，支撑产品系统的便捷开发，降低硬件设备的开发门槛。

支持各组件的选择（组件可有可无）：根据硬件的形态和需求，可以选择所需的组件。
支持组件内功能集的配置（组件可大可小）：根据硬件的资源情况和功能需求，可以选择配置组件中的功能集。例如，选择配置图形框架组件中的部分控件。
支持组件间依赖的关联（平台可大可小）：根据编译链关系，可以自动生成组件化的依赖关系。例如，选择图形框架组件，将会自动选择依赖的图形引擎组件等。

开发套件

DevEco Studio

面向华为终端全场景多设备的一站式分布式应用开发平台，支持分布式多端开发、分布式多端调测、多端模拟仿真和全方位的质量与安全保障。

DevEco Studio 2.1 Release

DevEco Device Tool

HarmonyOS 智能设备一站式集成开发环境，支持HarmonyOS组件按需定制、一键编译和烧录、可视化调试、分布式能力集成等，帮助开发者高效开发和创新新硬件。

DevEco Device Tool 2.1 Release

HarmonyOS应用开发在线体验

通过一次开发、多设备部署，体验HarmonyOS跨设备应用的高效便捷开发。

https://playground.harmonyos.com/#/cn/onlineDemo

鸿蒙系统设计工具

该设计工具承载了 HarmonyOS 设计规范，帮助三方开发团队提升设计协作效率，提供设计云规范和原子化布局两大服务。

HarmonyOS_Design_Tool.sketchplugin

开源生态

OpenHarmony 2.0

OpenHarmony是开放原子开源基金会（OpenAtom Foundation）旗下开源项目，定位是一款面向全场景的开源分布式操作系统。

OpenHarmony在传统的单设备系统能力的基础上，创造性地提出了基于同一套系统能力、适配多种终端形态的理念，支持多种终端设备上运行。

Canary版本在OpenHarmony 1.1.0的基础上，增加标准系统版本，具备的主要功能如下：

新增22个子系统，支持全面的OS能力，支持内存大于128M的带屏设备开发等。
提供系统三大应用：桌面、设置和SystemUI。
提供全新的OpenHarmony应用框架能力、Ability Cross-platform Engine能力。
提供JS应用开发能力。
提供媒体框架，支持音视频功能开发。
提供图形框架能力，支持窗口管理和合成，支持GPU能力。

源代码：

OpenHarmony 2.0 Canary

开发基础知识

应用基础知识

1. APP

HarmonyOS 的应用软件包以 APP Pack（Application Package）形式发布，它是由一个或多个 HAP（HarmonyOS Ability Package）以及描述每个 HAP 属性的 pack.info 组成。HAP 是 Ability 的部署包，HarmonyOS 应用代码围绕Ability 组件展开。一个 HAP 是由代码、资源、第三方库及应用配置文件组成的模块包，可分为 entry 和feature 两种模块类型，如图 1 所示。

entry：应用的主模块。一个APP中，对于同一设备类型必须有且只有一个entry类型的HAP，可独立安装运行。
feature：应用的动态特性模块。一个 APP 可以包含一个或多个 feature 类型的 HAP，也可以不含。只有包含 Ability 的 HAP 才能够独立运行。

2. Ability

Ability 是应用所具备的能力的抽象，一个应用可以包含一个或多个 Ability。Ability 分为两种类型：FA（Feature Ability）和 PA（Particle Ability）。FA/PA 是应用的基本组成单元，能够实现特定的业务功能。FA 有 UI 界面，而 PA 无UI 界面。

3. 库文件

库文件是应用依赖的第三方代码形式，存放在 libs 目录，是.so 文件。

4. 资源文件

应用的资源文件（字符串、图片、音频等）存放于 resources 目录下，便于开发者使用和维护，详见资源文件分类。

5. 配置文件

配置文件 (config.json) 是应用的Ability 信息，用于声明应用的Ability，以及应用所需权限等信息，详见应用配置文件。

6. pack.info

描述应用软件包中每个 HAP 的属性，由 IDE 编译生成，应用市场根据该文件进行拆包和
HAP 的分类存储。HAP 的具体属性包括：

delivery-with-install: 用于标识该 HAP 是否需要在主动安装时进行安装。
name：HAP 文件名。
module-type：模块类型，entry 或feature。
device-type：用于标识支持该 HAP 运行的设备类型。

花粉HarmonyOS 2全国统一考试

一、选择题（每题5分，共5题）

1、HarmonyOS 2及华为全场景新品发布会时间是?

A∶2021年6月1日
B∶2020年6月2日
C∶2021年6月3日
D∶2021年6月2日

答案：B

解析：华为于6月2日晚上8点举行了HarmonyOS 2 及全场景新品线上发布会。在发布会上，首先介绍的是华为自家研发的全新系统：HarmonyOS 2。HarmonyOS是新一代的智能终端操作系统，为不同设备的智能化、互联与协同提供了统一的语言。带来简捷，流畅，连续，安全可靠的全场景交互体验。通过一个系统，覆盖小到内存128K的设备，大到4GB以上的手机等大大小小智能终端，满足1+8+N全场景交互（One as All），为消费者带来极致的全场景交互体验（All as One）。

2、HarmonyOS 2采用的是什么架构?

A∶全站解耦
B∶全栈解耦
D∶全栈解藕
C∶全站接耦

答案：B

解析：HarmonyOS是一个“超大型”的软件全栈解耦的系统，做到一套代码满足大小系统的要求，鸿蒙将所有业务逻辑切割开，给予每个模块标签，根据用户需求进行模块组装，实现面对全场景的操作。“依托HarmonyOS的分布式能力，消费者可以按需调用、组合不同设备的软硬件能力，为用户带来最适合其所在场景的智慧体验。”- 华为消费者BG软件部总裁王成录

3、HarmonyOS 2可以在最小多大RAM设备运行?

A: 128M
B: 126K
C: 128K
D: 126G

答案：C

解析：无论设备大小，只需一个系统就可以覆盖内存小到128K，大到4GB以上等大大小小的智能终端设备，为消费者带来极致的全场景交互体验。

4、HarmonyOS 2是什么操作系统?

A∶新一代的全场景终端
B∶新一代的智能终端
C∶新一代的互联终端
D∶新一代的交互终端

答案：B

解析：HarmonyOS是新一代智能终端操作系统，为不同设备的智能化、互联与协同提供了统一的语言。作为面向万物互联时代的新一代智能终端操作系统，HarmonyOS为不同设备的智能化、互联与协同提供统一的语言，通过分布式技术，让手机、平板、手表、智慧屏等智能设备联接起来，打破不同硬件之间的界限，真正实现人与设备、设备与设备间的无界限沟通，将数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界。

5、HarmonyOS 2自由组合硬件是基于什么技术实现?

A∶分布式软总线技术
B∶分散式软总线技术
C∶分布式硬总线技术
D∶分散式硬总线技术

答案：A

解析：HarmonyOS 2采用了分布式技术，通过软总线将独立设备连接起来。用户可以根据需要自由组合硬件，比如手机连接无人机摄像头和运动相机，进行多机位拍摄；PC、平板和手机连接一起，协同办公；手机与冰箱的连接，智能推荐不同食材的温度。HarmonyOS与android最大的区别，就在于HarmonyOS拥有分布式的软总线，也是HarmonyOS实现“超级终端”概念的核心。搭载了HarmonyOS的设备可以互相结合，取长补短，实现万物互联时代的新操作体验。