harmony 鸿蒙OpenHarmony开源项目

2022-08-09
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OpenHarmony开源项目

项目介绍

OpenHarmony是由开放原子开源基金会（OpenAtom Foundation）孵化及运营的开源项目，目标是面向全场景、全连接、全智能时代，基于开源的方式，搭建一个智能终端设备操作系统的框架和平台，促进万物互联产业的繁荣发展。

技术架构

OpenHarmony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 > 组件”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组件。OpenHarmony技术架构如下所示：

内核层

内核子系统：采用多内核（Linux内核或者LiteOS）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，Kernel Abstract 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：驱动框架（HDF）是系统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OpenHarmony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、公共基础库、多模输入、图形、安全、AI等子系统组成。
基础软件服务子系统集：提供公共的、通用的软件服务，由事件通知、电话、多媒体、DFX（Design For X）等子系统组成。
增强软件服务子系统集：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：提供硬件服务，由位置服务、用户IAM、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

框架层为应用开发提供了C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability框架，适用于JS语言的ArkUI框架，以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API。根据系统的组件化裁剪程度，设备支持的API也会有所不同。

应用层

应用层包括系统应用和第三方非系统应用。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。

技术特性

硬件互助，资源共享

主要通过下列模块达成

分布式软总线

分布式软总线是多设备终端的统一基座，为设备间的无缝互联提供了统一的分布式通信能力，能够快速发现并连接设备，高效地传输任务和数据。
分布式数据管理

分布式数据管理基于分布式软总线，实现了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、绑定/解绑、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、资源使用情况并结合用户的习惯和意图，选择最合适的设备运行分布式任务
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，将周边设备作为手机能力的延伸，共同形成一个超级虚拟终端。

一次开发，多端部署

OpenHarmony提供用户程序框架、Ability框架以及UI框架，能够保证开发的应用在多终端运行时保证一致性。一次开发、多端部署。

多终端软件平台API具备一致性，确保用户程序的运行兼容性。

支持在开发过程中预览终端的能力适配情况（CPU/内存/外设/软件资源等）。
支持根据用户程序与软件平台的兼容性来调度用户呈现。

统一OS，弹性部署

OpenHarmony通过组件化和组件弹性化等设计方法，做到硬件资源的可大可小，在多种终端设备间，按需弹性部署，全面覆盖了ARM、RISC-V、x86等各种CPU，从百KiB到GiB级别的RAM。

系统类型

OpenHarmony支持如下几种系统类型：

轻量系统（mini system）

面向MCU类处理器例如Arm Cortex-M、RISC-V 32位的设备，硬件资源极其有限，支持的设备最小内存为128KiB，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总线读写部件等。可支撑的产品如智能家居领域的连接类模组、传感器设备、穿戴类设备等。
小型系统（small system）

面向应用处理器例如Arm Cortex-A的设备，支持的设备最小内存为1MiB，可以提供更高的安全能力、标准的图形框架、视频编解码的多媒体能力。可支撑的产品如智能家居领域的IP Camera、电子猫眼、路由器以及智慧出行域的行车记录仪等。
标准系统（standard system）

面向应用处理器例如Arm Cortex-A的设备，支持的设备最小内存为128MiB，可以提供增强的交互能力、3D GPU以及硬件合成能力、更多控件以及动效更丰富的图形能力、完整的应用框架。可支撑的产品如高端的冰箱显示屏。

详细特征

在介绍OpenHarmony特性前，需要先明确以下两个基本概念：

子系统

OpenHarmony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 > 组件”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组件。子系统是一个逻辑概念，它具体由对应的组件构成。
组件

对子系统的进一步拆分，可复用的软件单元，它包含源码、配置文件、资源文件和编译脚本；能独立构建，以二进制方式集成，具备独立验证能力的二进制单元。

以下为OpenHarmony中相关的子系统简介，详细介绍见子系统Readme文档，入口：https://gitee.com/openharmony/docs/tree/master/zh-cn/readme。

子系统	简介	适用范围
内核	支持适用于嵌入式设备及资源受限设备，具有小体积、高性能、低功耗等特征的LiteOS内核；支持基于linux kernel演进的适用于标准系统的linux内核。	小型系统标准系统
分布式文件	提供本地同步JS文件接口。	标准系统
图形	主要包括UI组件、布局、动画、字体、输入事件、窗口管理、渲染绘制等模块，构建基于轻量OS应用框架满足硬件资源较小的物联网设备或者构建基于标准OS的应用框架满足富设备（如平板和轻智能机等）的OpenHarmony系统应用开发。	所有系统
驱动	OpenHarmony驱动子系统采用C面向对象编程模型构建，通过平台解耦、内核解耦，兼容不同内核，提供了归一化的驱动平台底座，旨在为开发者提供更精准、更高效的开发环境，力求做到一次开发，多系统部署。	所有系统
电源管理服务	电源管理服务子系统提供如下功能：重启系统；管理休眠运行锁；系统电源状态管理和查询；充电和电池状态查询和上报；显示亮灭屏状态管理，包括显示亮度调节。	标准系统
泛Sensor服务	泛Sensor中包含传感器和小器件，传感器用于侦测环境中所发生事件或变化，并将此消息发送至其他电子设备，小器件用于向外传递信号的设备，包括马达和LED灯，对开发者提供控制马达振动和LED灯开关的能力。	小型系统
多模输入	OpenHarmony旨在为开发者提供NUI（Natural User Interface）的交互方式，有别于传统操作系统的输入，在OpenHarmony上，我们将多种维度的输入整合在一起，开发者可以借助应用程序框架、系统自带的UI组件或API接口轻松地实现具有多维、自然交互特点的应用程序。具体来说，多模输入子系统目前支持传统的输入交互方式，例如按键和触控。	标准系统
启动恢复	启动恢复负责在内核启动之后，应用启动之前的操作系统中间层的启动。并提供系统属性查询、修改及设备恢复出厂设置的功能。	所有系统
升级服务	可支持OpenHarmony设备的OTA（Over The Air）升级。	标准系统
帐号	支持在端侧对接厂商云帐号应用，提供分布式帐号登录状态查询和更新的管理能力。	标准系统
编译构建	编译构建子系统提供了一个基于Gn和ninja的编译构建框架。	所有系统
测试	开发过程采用测试驱动开发模式，开发者基于系统新增特性可以通过开发者自己开发用例保证，对于系统已有特性的修改，也可通过修改项目中原有的测试用例保证，开发者测试旨在帮助开发者在开发阶段就能开发出高质量代码。	所有系统
数据管理	数据管理支持应用本地数据管理和分布式数据管理： - 支持应用本地数据管理，包括轻量级偏好数据库，关系型数据库。 - 支持分布式数据服务，为应用程序提供不同设备间数据库数据分布式的能力。	标准系统
语言编译运行时	语言运行时提供了JS、C/C++语言程序的编译、执行环境，提供支撑运行时的基础库，以及关联的API接口、编译器和配套工具。	所有系统
分布式任务调度	提供系统服务的启动、注册、查询及管理能力。	所有系统
JS UI框架	JS UI框架是OpenHarmony UI开发框架，支持类Web范式编程。	所有系统
媒体	提供音频、视频、相机等简单有效的媒体组件开发接口，使得应用开发者轻松使用系统的多媒体资源。	所有系统
事件通知	公共事件管理实现了订阅、退订、发布、接收公共事件（例如亮灭屏事件、USB插拔事件）的能力。	标准系统
杂散软件服务	提供设置时间的能力。	标准系统
包管理子系统	提供包安装、卸载、更新、查询等能力。	所有系统
电话服务	提供SIM卡、搜网、蜂窝数据、蜂窝通话、短彩信等蜂窝移动网络基础通信能力，可管理多类型通话和数据网络连接，为应用开发者提供便捷一致的通信API。	标准系统
公共基础类库	公共基础库存放OpenHarmony通用的基础组件。这些基础组件可被OpenHarmony各业务子系统及上层应用所使用。	所有系统
研发工具链	提供设备连接调试器hdc；提供了性能跟踪能力和接口；提供了性能调优框架，旨在为开发者提供一套性能调优平台，可以用来分析内存、性能等问题。	标准系统
分布式软总线	分布式软总线旨在为OpenHarmony系统提供跨进程或跨设备的通信能力，主要包含软总线和进程间通信两部分。其中，软总线为应用和系统提供近场设备间分布式通信的能力，提供不区分通信方式的设备发现，连接，组网和传输功能；而进程间通信则提供了对设备内或设备间无差别的进程间通信能力。	所有系统
XTS	XTS是OpenHarmony兼容性测试套件的集合，当前包括acts（application compatibility test suite）应用兼容性测试套，后续会拓展dcts（device compatibility test suite）设备兼容性测试套等。	所有系统
系统应用	系统应用提供了OpenHarmony标准版上的部分系统应用，如桌面、SystemUI、设置等应用，为开发者提供了构建标准版应用的具体实例，这些应用支持在所有标准版系统的设备上使用。	标准系统
DFX	DFX是OpenHarmony非功能属性能力，包含日志系统、应用和系统事件日志接口、事件日志订阅服务、故障信息生成采集等功能。	所有系统
全球化	当OpenHarmony设备或应用在全球不同区域使用时，系统和应用需要满足不同市场用户关于语言、文化习俗的需求。全球化子系统提供支持多语言、多文化的能力，包括资源管理能力和国际化能力。	所有系统
安全	安全子系统包括系统安全、数据安全、应用安全等模块，为OpenHarmony提供了保护系统和和用户数据的能力。安全子系统当前开源的功能，包括应用完整性保护、应用权限管理、设备认证、密钥管理服务。	所有系统

支持的开发板

当前OpenHarmony社区支持22款开发板，下表介绍3款（此处选择三种系统类型首款进入OpenHarmony主干的开发板），更多开发板信息，请参考社区支持的开发板清单，社区每日构建版本获取地址请参考http://ci.openharmony.cn/workbench/cicd/dailybuild/dailylist