[文章]鸿蒙OS与Fuchsia OS的异同

`最近行业内最热门的，可能就是这个华为鸿蒙OS的第一次正式亮相了。
作为知乎上Fuchsia OS的答主，自然也收到了大量的关于比较两个操作系统，或是评价鸿蒙OS的邀请。
在此之前，我一直没有回应这类邀请。主要原因还是在于现阶段华为公布出来的信息量实在太少，虽然官方声称将会全面开源，但终究还没有开源，甚至连大家能买到的设备或是下载的系统镜像都还没有。（就算这样，GitHub上还是出现了好几个非官方的骗Star repo，也是心累）
不过好在发布会上，华为的PPT里面放了一张当前的1.0版本和接下来的2.0版本的架构图，虽然非常粗略，但是还是可以管中窥豹，聊上一聊。当然，最主要的原因是，我做好了被打脸的准备 ^.^

由于本人并不在发布会现场，且暂时还没有取得对应的照片的版权，所以麻烦读者参照《32张图看懂华为鸿蒙系统》一文的照片来理解本文的内容。

应用场景

在这个专栏的第一篇文章：
为什么Google需要Fuchsia操作系统

中，我就道明了Google做Fuchsia操作系统的野心是非常大的。Google通过完全模块化的设计，希望让Fuchsia成为第一个AI原生（内建深度学习、语音语义、人脸识别、图像分类等人工智能算法），云原生（与各种云服务无缝集成），适用于手机、平板、笔记本电脑，以及路由器、智能音箱、机器人，甚至是Google的无人驾驶汽车的超级操作系统。
这段话里，其实从三个维度讲解了Google的野心：

• 功能特性上：具备AI原生能力，内建了边缘和云端无缝化的人工智能能力；
• 生态上：具备云原生能力，与Google以及第三方提供的各种云服务无缝集成；
• 应用场景上：适用于个人移动设备、IoT设备甚至是无人驾驶汽车等不同运算能力和需求的场景。
  

而实现上述野心的手段是，将整个操作系统完全模块化，变得可伸缩，可定制。
我们再回看华为在发布会上的PPT:
灵活适配全场景丰富终端形态
这是文章中的第四张PPT，从配图中，我们可以看到它的适配范围包括了

• GB级内存的：桌面PC、笔记本电脑、手机
• MB级内存的：智能手表、车机
• KB级内存的：只能摄像头、智能灯泡、智能门锁
  

这个覆盖的跨度与Fuchsia OS是非常相似的。在Fuchsia的内核Zircon（之前被称为Magenta）刚刚出来的时候，福布斯的报道就包括了这些内容[1]。

分布式软总线
华为在发布会上，花了非常大的篇幅介绍这个功能。从PPT中的内容，大体推断它包括了2个部分：

• 底层的“极简协议”。华为本身就是搞通讯出身的，搞个新的协议自然不在话下。而这个协议是直接构建在网络层之上的3层协议。虽然ppt上这个协议直接代替了原本协议栈中的4层。然而，实际上，大量现代的应用层协议（如HTTP协议）都是直接基于4层的TCP协议的，并不存在表示层和会话层协议。这个所谓的极简协议其实也就是替代了TCP/IP或者UDP/IP这2层协议而已。设计上应当是尽量压缩了协议包头的尺寸，并设计成了无状态非连接的形式。其根本目的在于降低通信的延迟，提高带宽的利用率。面向的场景应该是包长非常小，但对实时性要求高的场合。
• 上层的应用框架。顾名思义，就是提供了一套SDK给到开发者，方便使用上述的极简协议实现局域网内的自发现、消息的单播、多播、广播。
  

上文中，我特地强调了“局域网”是有原因的。因为现在大家使用的路由器的路由功能是基于3层的（IP层）。所以如果华为做的这个协议是一个非IP兼容的协议的话，那么它就无法被你的路由器正确路由，自然也就无法扩展到广域网了。
所以，我猜测华为设计这个的目的，主要还是在于类似iOS Handoff或者AirDrop的功能。但提供了更好的实时性、可靠性和带宽。
至于这一点，在Fuchsia中，恰恰选择了一条完全不同的路径。在Fuchsia中，全面拥抱了开放和标准的协议，拥抱了一些网络方面的新技术。比如在做Fuchsia开发的时候，利用了IPv6的自组网特性，mDNS的自发现特性和HTTP/2.0作为通讯协议，实现远程对客户机的操控和管理。（题外话，在这一点上，Apple做了非常好的表率，在每一个OS大版本发布的时候，都会非常有意识、有节奏的将最新的技术整合进来，并且发挥出最大的功用）

调度引擎
再接下来，华为又花了很大的笔墨来讲内核的调度引擎。
关键内容是在吐槽Android中用的Linux内核采用的完全公平调度器[2]（CFS）。坦白的说，我非常认同华为的吐槽，因为这个调度器是更加偏向于系统吞吐量，而非实时响应能力。所以，当系统负载较高，或是面临突发负载时，非常容易导致UI卡顿。
而鸿蒙的内核很可能是一个实时内核，可以针对某些任务设定调度的deadline，保证在deadline前一定得到调度。这个做法通常应用在嵌入式领域比较多（比如ECU在控制你的发动机的时候，某些点火计算的任务是一定要在点火时间到来之前完成的）。
IPC性能
由于鸿蒙和Fuchsia都是微内核的操作系统，所以IPC（Inter-process Call）性能是内核最最关键的指标之一。它直接决定了整个操作系统的性能水平，甚至可以直接将一个微内核操作系统排除在实用性之外。在华为的PPT中，华为声称鸿蒙内核的IPC性能是Fuchsia的5倍。这是相当夸张的一个性能优势。至于华为是如何做到的，我是非常非常好奇的，期待华为开源鸿蒙OS（星星眼）。

架构图
最后，说一下华为放出来的架构图。其实除了内核层之外的部分我一点都不关心。我们重点关注内核层，会有很惊喜的发现：
架构图中，内核层一共有3个内核，分别是Linux内核、鸿蒙微内核、LiteOS内核。我们知道，如果没有虚拟化技术，这3个内核是无法共存的，那么华为到底是怎么做到的呢？秘密藏在SoC的Block Diagram中：

让我们一起看一下官宣的麒麟970的PPT（980的PPT为了放别的组件，把Sensor Processor隐藏了，但硬件上肯定是有的）：


注意图中的3个地方：

• 左上角的8-Core CPU
• 左下角的i7 Sensor Processor
• 右下角的Security Engine （inSE & TEE）
  

我们再看华为发布会中第14张图片，标题是“微内核技术用于可信执行环境（TEE）”。再注意右侧的那个框图，可以看到鸿蒙的微内核现在是跑在TEE内的，而普通执行环境跑的是Linux内核。
提到的第三个内核LiteOS是华为针对IoT领域推出的嵌入式操作系统[3]。
所以我认为，这次在鸿蒙1.0上，主CPU里面跑的还是Linux，鸿蒙微内核只是运行在Security Engine的TEE环境中，而LiteOS则是跑在Sensor Processor（实际上就是一颗内置的MCU核心）上，负责处理传感器数据的嵌入式内核。

结论
本文的结论仅限我根据华为当前公布出来的PPT猜测的个人观点，很可能存在错误，等华为开源后，我会另外行文修正。

• 鸿蒙1.0中，鸿蒙微内核仅运行在TEE中，并非整个操作系统的主要内核；
• 操作系统的主要内核仍然是Linux（应该就是Android魔改过的Linux内核，但加上了华为的魔改，比如EROFS、“极简协议”）；
• LiteOS内核本身就是几乎所有华为手机上的Sensor Processor（客官可曾记得苹果在A系列处理器中增加的M系列核心？）的嵌入式OS；
• 鸿蒙OS 1.0主体就是AOSP加上了华为自己的修改（比如EMUI的壳、方舟编译器的运行时，GPU Turbo等）；
• 你可以认为EMUI 10.0就是鸿蒙OS 1.0；
• 鸿蒙OS 2.0开始的发展方向应当是完全按照Fuchsia的轨迹来设计和执行的，目测节奏上也会紧跟Fuchsia的步伐。
  

本文已获作者 黄珏珅 授权
文章出处：https://zhuanlan.zhihu.com/p/78346706
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