【笔记】HarmonyOS核心设计理念

HarmonyOS初衷不是为了平替是看到了万物智联时代,对智能终端操作系统有许多新的诉求本内容主要帮助理解HarmonyOS核心设计理念的关键背景与创新驱动力第一节回顾操作系统的发展历史第一台通用计算机诞生于1946年但早期计算机没有操作系统 那时需要操作员操作卡纸的输入输出以及控制系统的正常运行效率低下直到1956年才诞生了操作系统原本需要由操作员人工做的很多操作和看守工作 由操作系统来完成了现在操作系统已经成为千行百业数智化转型的底座如果把智能终端设备比喻成一个人的身体的话智能终端操作系统就是人的中枢神经系统不同时期的操作系统在自身技术特征、人机交互方式以及生态协同方式都各不相同就是说不同的历史时期需要不同的操作系统在操作发展的前4个阶段我国大体处于跟跑阶段而万物智联的时代为我国操作系统的发展提供了新机遇第二节万物智联时代的挑战与机遇第一个趋势业界对算力提升的追逐将逐步从技术栈的The Bottom转向The Top智能终端操作系统就成为终端设备的软硬芯协同和软件补硬件的关键这也是设计HarmonyOS架构时首先考虑的趋势之一【释义】摩尔定律性能收益在减弱第二个趋势万物智联时代终端设备形态呈现爆发式增长设备的输入和感知能力不断演化输出和反馈能力也不断演进整机的形态也不断演化由此使得终端形态越来越多样化泛在化的趋势但是更多数量的终端设备就一定能带来更大的经济和社会效益吗不一定也迎来了“昆虫纲悖论”为了支持泛在终端设备提出来元架构的系统的架构理念。通过操作系统的能力集合和高度弹性的架构灵活组装成满足多样化的场景需要的泛在操作系统【释义】泛在化第三个趋势在移动互联网时代用户和终端设备的关系是一对一的关系用户关心的主要是终端设备的单设备体验万物智联时代用户和设备的关系已经变成了多对多的动态映射关系用户关心从单设备体验变成了对场景化的体验比如出行是否智能家居是否智能因此万物智联时代的操作系统需要具备强大的全场景智慧协同能力第四个趋势我们认为终端操作系统将变得越来越智能从面向用户操作的功能级、任务级的智能辅助逐步走向面向用户意图的专业指导和自主智慧智能化的演进必然要求操作系统各层能力也相应地进行原生智能的技术革新第五个趋势在软件创新的组织形式上开源开放正在逐步成为软件发展的主流范式开源开放能提升软件开发效率缩短产品上线时间并突破创新边界更好的发挥产业合纵连横的优势提升产业韧性所以在设计HarmonyOS时也充分考虑到要如何既能支撑好华为公司的终端产品体验又能够通过开源开放赋能千行百业第三节HarmonyOS的核心设计理念2026年我和我的团队开始着手研发新一代的操作系统内核我们起了鸿蒙这个名字其理念是一生万物万物归一。寓意着一作为万物智联的基座万物在其之上实现智慧互联后来鸿蒙的理念从内核扩展到了华为的智能终端操作系统鸿蒙由此诞生HarmonyOS是华为公司面向其终端产品的操作系统华为公司在2020和2021年将HarmonyOS的基础能力贡献给开放原子开源基金会成立了OpenHarmony开源项目并且持续作为最大的社区贡献者不断完善OpenHarmony的能力也就是说OpenHarmony是智能终端操作系统的开源社区是面向万物智联的时代的数字底座除了华为以外业界还有许许多多的厂商基于OpenHarmony之上发布其终端操作系统OpenHarmony正成为万物智联时代的数字底座不仅覆盖了手机、平板、智能家居、穿戴等消费终端也覆盖了金融、工业、能源、航天、交通、医疗、教育、政务等关键行业终端并且打通了消费终端和行业终端在技术和生态上的烟囱化第一个设计理念 是产品化非凡体验与开源开放的有机融合前面已经谈到了在万物智联时代开源开放已经成为新的软件生成方式HarmonyOS的第一个设计理念就是既要打好华为公司自身的产品体验又要通过OpenHarmony赋能好各行各业鸿蒙开创了产品化非凡体验和开源开放融合的新模式HarmonyOS自问世以来始终以技术创新为基石经过这些年华为公司大量研发人员的不懈努力HarmonyOS实现了智能终端设备操作系统全栈核心技术的突破OpenHarmony则旨在面向万物智联世界构建分布式全场景协同的开源操作系统基座与生态系统秉持生态统一、开放共赢的生态理念具备五大领先的技术特征第二个设计理念 前面谈到了万物智联时代操作系统首先要攻克昆虫纲悖论挑战以支持泛在终端设备因此我们提出了元OS架构实现组件化、弹性化的解耦架构基于统一架构支持广泛智能终端设备上的泛在操作系统第三个设计理念 是全栈协同与按需并发前面谈到业界对算力提升的追逐将逐步从技术栈的The Bottom走向The TopHarmonyOS的架构设计理念之一就是要能够适应后摩尔时代算力发展规律打造全栈协同与按需并发架构传统操作系统采用了过度分层解耦的架构导致应用对系统资源的访问路径非常冗长跨层信息同步也不佳导致性能不高HarmonyOS采用软硬芯全栈垂直整合的设计上层重载子系统降负载跨层之间提供良好的感知能力从而实现精准供给底层与芯片与硬件深度协同最大化释放芯片和硬件的算力面向万物智联时代的趋势我们自主研发了鸿蒙内核它基于微内核架构相比于linux更加安全、更加流畅、更加弹性下面简要举一些能够提升性能的例子我们知道智能终端操作系统的服务众多跨组件通信协同频率高鸿蒙内核打造的极简组件间的通信技术解决了传统操作系统路径冗长、调度耦合等缺点通过多跳变一跳显著降低跨组件间通信开销实现了对关键路径时延的大幅优化组件间的通信性能倍增高负载下最高提升约9倍再比如鸿蒙内核通过打造集约化的资源供给技术体系实现系统级的流畅低功耗传统linux内核采用公平调度机制这种机制设计当初主要面向的是服务器的考虑而在智能终端场景这种方式的调度开销非常大在很多场景下其调度开销能够占到整机CPU算力的20%之多鸿蒙内核将按核调度变为按群组物理核和超线程精准调度变公平调度为优先级调度最大调度开销从20%降至小于8%并赋能移动应用进行资源管理架构升级提升关键场景帧率核流畅性体验我再举一个系统降级负载的例子方天视窗通过打造高并行渲染架构通过多帧绘制同步、异步流水并行、细粒度Task并行多帧绘制任务削峰填谷等有效地帮助应用实现视窗降负载第四个设计理念 是鸿蒙智能拥抱AI时代的到来HarmonyOS在系统架构上也正在向智能化架构演进这里面包括几个关键的技术要素首先是端侧推理的开销越来越低推理性能逐步提升其次是更好地基于端侧的数据实现个体化的智能再次是面向万物智联时代进行安全隐私机制的重构更好地保护用户隐私数据用AI来防AI最后大力发展AI辅助开发相关技术提升开发效率尤其是关于大模型入端业界趋势和业界普遍挑战我们在架构设计上正逐步跳出外挂式AI的业界困局探索系统与AI深度融合架构实现操作系统与AI大模型智能体深度融合沉浸式智能交互体验、安全隐私保护第五个设计理念 是全场景智慧协同HarmonyOS提供All in One能力当用户在一个设备上使用时背后可能有多个设备的能力在提供服务同时HarmonyOS还提供All as One的能力当用户在使用多个设备时多个设备之间可以进行智慧协同从而提供服务我们的设计目标是以用户为中心打造4C无缝体验即用户在华为不同的终端设备上能够获得一致的体验又能够跨端流转、多设备协同并具备智能化能力第六个设计理念 是星盾安全在分布式和智能化协同下安全隐私保护迎来前所未有的挑战一方面多设备协同下低安全保护能力的设备就可能成为整体安全能力的木桶短板因此我们需要通过端端互助和端云协同等技术手段来防止短木板带来的不利影响甚至通过设备和云端的互助实现整体安全防护能力的增加另一方面信任范式也将从信任设备、不信任应用演进到全场景的设备和应用都不全信的威胁模式由此呼唤整体数字安全体系的重构面向全场景智慧协同和AI原生的趋势我们打造了业界领先的安全隐私保护底座星盾安全架构通过鸿蒙内核和软硬芯协同打造坚实的安全隐私保护基座并提供了纯净治理、隐私保护、数据安全分布式安全等一系列安全架构能力实现鸿蒙生态纯净隐私可控和数据安全第七个设计理念 是支撑开发者的高效开发提供全生命周期开发解决方案HarmonyOS为开发者提供了一次开发、多端部署的能力降低了鸿蒙应用的适配成本提供了可分可合、自由流转能力能够更好地适应全场景协同的需要提供了全套开发套件可以赋能开发者快速实现应用智能化提供了丰富的HarmonyOS SDK并使能大量的三方SDK提供了7大套件覆盖了设计、开发、调试调优、发布等全链路工具来使能开发者开发鸿蒙应用让我们做一个小结HarmonyOS的设计初衷不是为了平替更重要的是我们看到了万物智联的时代对智能终端操作系统许多新的诉求本内容我们从回顾操作系统的演进历史开始探讨了面向万物智联时代的新机遇和新挑战并介绍了HarmonyOS的7项核心设计理念