【堅果系列】OpenHarmony應用開發(fā)【02】-OpenHarmony開源項目介紹

作者：堅果

公眾號："大前端之旅"

OpenHarmony布道師，InfoQ簽約作者，CSDN博客專家，華為云享專家，阿里云專家博主，51CTO博客首席體驗官，開源項目GVA成員之一，專注于大前端技術的分享，包括Flutter,鴻蒙，小程序,安卓，VUE，JavaScript。

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OpenHarmony應用開發(fā)【01】-工具安裝環(huán)境配置

摘要：本文主要對OpenHarmony項目進行簡單介紹，同時了解開放原子開源基金會，以及OpenHarmony技術架構，并進一步了解技術特性，系統(tǒng)類型，以及它的多內(nèi)核，最后列出OpenHarmony目前支持的開發(fā)版。

接下來開始正文：

本節(jié)，都是純理論，可能會有點無聊，還是希望可以安靜看完哦。

項目介紹

上一節(jié)我們完成了工具準備和環(huán)境配置接下來我們就一起來了解一下關于OpenHarmony的一些理論，對于 OpenHarmony，看“open”就知道是開源的意思，事實也是這樣的，關于Open，有著開放，公開，開源的意思，其實對于隨著軟件技術的發(fā)展，底層技術的發(fā)展主要有兩種趨勢，

第一種是閉源，軟件源代碼不公開，由專人開發(fā)推進

第二種就是開源

開源有開放性，公開性，自發(fā)性，參與人員多樣性，以及興趣趨勢，所以開源在一定程度上質(zhì)量更高，成本更低。

好的說完開源，我們就來說OpenHarmony

從Open就可以看出，他是一個開源項目，是由華為雇了一幫人，然后由這些人commit代碼，最后華為把 HarmonyOS 中基礎功能提取出來，打包成功一個項目叫做“Openharmony” ，把 Openharmony 捐獻給了原子開源基金會。

OpenHarmony是由開放原子開源基金會孵化及運營的，未來華為也將持續(xù)為OpenHarmony開源項目貢獻代碼

目標是面向全場景、全連接、全智能時代，基于開源的方式，搭建一個智能終端設備操作系統(tǒng)的框架和平臺，促進萬物互聯(lián)產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展

所以大家有了了解了吧，OpenHarmony就是由開放原子開源基金會（OpenAtom Foundation）孵化及運營的開源項目，目標是面向全場景、全連接、全智能時代，基于開源的方式，搭建一個智能終端設備操作系統(tǒng)的框架和平臺，促進萬物互聯(lián)產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。

然后來看一下OpenHarmony在代碼托管平臺Gitee的情況，

OpenHarmony目前是Gitee上最有價值的開源項目之一，倉庫數(shù)436個，成員238人，star數(shù)19.4k，fork數(shù)29.8k，PR3.3k，無一不在說明他的開源價值和活躍度。

說OpenHarmony，就不得不提到一個組織，開放原子開源基金會

開放原子開源基金會

開放原子開源基金會是中國內(nèi)地首個開源領域的基金會，成立于2020年6月，由阿里巴巴、百度、華為、浪潮、360、騰訊、招商銀行等企業(yè)聯(lián)合發(fā)起，是在中華人民共和國民政部注冊的非營利性獨立法人機構?；饡wOpenHarmony、TecentOS Tiny、AliOS Things、UBLM、TKEstack、XuperChain等項目。

說完項目的簡單介紹，以及開放原子開源基金會組織，也該到了了解OpenHarmony技術架構的時間，

OpenHarmony技術架構

OpenHarmony整體遵從分層設計，從下向上依次為：內(nèi)核層、系統(tǒng)服務層、框架層和應用層四層。

系統(tǒng)功能按照“系統(tǒng) > 子系統(tǒng) > 組件”逐級展開，在多設備部署場景下，支持根據(jù)實際需求裁剪某些非必要的組件。

OpenHarmony技術架構如上圖所示，大家在這里可以先記住這張圖。然后我們對內(nèi)核層、系統(tǒng)服務層、框架層以及應用層四層進行進一步了解。

內(nèi)核層

內(nèi)核子系統(tǒng)：采用多內(nèi)核（Linux內(nèi)核或者LiteOS）設計，支持針對不同資源受限設備選用適合的OS內(nèi)核。內(nèi)核抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）通過屏蔽多內(nèi)核差異，對上層提供基礎的內(nèi)核能力，包括進程/線程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理和外設管理等。

驅(qū)動子系統(tǒng)：驅(qū)動框架（HDF）是系統(tǒng)硬件生態(tài)開放的基礎，提供統(tǒng)一外設訪問能力和驅(qū)動開發(fā)、管理框架。

系統(tǒng)服務層

系統(tǒng)服務層是OpenHarmony的核心能力集合，通過框架層對應用程序提供服務。該層包含以下幾個部分：

系統(tǒng)基本能力子系統(tǒng)集：為分布式應用在多設備上的運行、調(diào)度、遷移等操作提供了基礎能力，由分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式任務調(diào)度、公共基礎庫、多模輸入、圖形、安全、AI等子系統(tǒng)組成。

基礎軟件服務子系統(tǒng)集：提供公共的、通用的軟件服務，由事件通知、電話、多媒體、DFX（Design For X） 等子系統(tǒng)組成。

增強軟件服務子系統(tǒng)集：提供針對不同設備的、差異化的能力增強型軟件服務，由智慧屏專有業(yè)務、穿戴專有業(yè)務、IoT專有業(yè)務等子系統(tǒng)組成。

硬件服務子系統(tǒng)集：提供硬件服務，由位置服務、用戶IAM、穿戴專有硬件服務、IoT專有硬件服務等子系統(tǒng)組成。

根據(jù)不同設備形態(tài)的部署環(huán)境，基礎軟件服務子系統(tǒng)集、增強軟件服務子系統(tǒng)集、硬件服務子系統(tǒng)集內(nèi)部可以按子系統(tǒng)粒度裁剪，每個子系統(tǒng)內(nèi)部又可以按功能粒度裁剪。

框架層

框架層為應用開發(fā)提供了C/C++/JS等多語言的用戶程序框架和Ability框架，適用于JS語言的ArkUI框架，以及各種軟硬件服務對外開放的多語言框架API。根據(jù)系統(tǒng)的組件化裁剪程度，設備支持的API也會有所不同。

應用層

應用層包括系統(tǒng)應用和第三方非系統(tǒng)應用。應用由一個或多個FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，F(xiàn)A有UI界面，提供與用戶交互的能力；而PA無UI界面，提供后臺運行任務的能力以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問抽象?；贔A/PA開發(fā)的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)特定的業(yè)務功能，支持跨設備調(diào)度與分發(fā)，為用戶提供一致、高效的應用體驗。

技術特性

OpenHarmony技術特性主要有三個方面，概括來說，就是硬件互助，資源共享；一次開發(fā)，多端部署；統(tǒng)一OS，彈性部署。

硬件互助，資源共享

主要通過下列模塊達成

分布式軟總線

分布式軟總線是多設備終端的統(tǒng)一基座，為設備間的無縫互聯(lián)提供了統(tǒng)一的分布式通信能力，能夠快速發(fā)現(xiàn)并連接設備，高效地傳輸任務和數(shù)據(jù)。

分布式數(shù)據(jù)管理

分布式數(shù)據(jù)管理位于基于分布式軟總線之上的能力，實現(xiàn)了應用程序數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)的分布式管理。用戶數(shù)據(jù)不再與單一物理設備綁定，業(yè)務邏輯與數(shù)據(jù)存儲分離，應用跨設備運行時數(shù)據(jù)無縫銜接，為打造一致、流暢的用戶體驗創(chuàng)造了基礎條件

分布式任務調(diào)度

分布式任務調(diào)度基于分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理、分布式Profile等技術特性，構建統(tǒng)一的分布式服務管理（發(fā)現(xiàn)、同步、注冊、調(diào)用）機制，支持對跨設備的應用進行遠程啟動、遠程調(diào)用、綁定/解綁、以及遷移等操作，能夠根據(jù)不同設備的能力、位置、業(yè)務運行狀態(tài)、資源使用情況并結合用戶的習慣和意圖，選擇最合適的設備運行分布式任務

設備虛擬化

分布式設備虛擬化平臺可以實現(xiàn)不同設備的資源融合、設備管理、數(shù)據(jù)處理，將周邊設備作為手機能力的延伸，共同形成一個超級虛擬終端。

一次開發(fā)，多端部署

OpenHarmony提供用戶程序框架、Ability框架以及UI框架，能夠保證開發(fā)的應用在多終端運行時保證一致性。一次開發(fā)、多端部署。

多終端軟件平臺API具備一致性，確保用戶程序的運行兼容性。

支持在開發(fā)過程中預覽終端的能力適配情況（CPU/內(nèi)存/外設/軟件資源等）。

支持根據(jù)用戶程序與軟件平臺的兼容性來調(diào)度用戶呈現(xiàn)。

統(tǒng)一OS，彈性部署

OpenHarmony通過組件化和組件彈性化等設計方法，做到硬件資源的可大可小，在多種終端設備間，按需彈性部署，全面覆蓋了ARM、RISC-V、x86等各種CPU，從百KiB到GiB級別的RAM。

系統(tǒng)類型

OpenHarmony支持如下幾種系統(tǒng)類型：

輕量系統(tǒng)（mini system）

面向MCU類處理器例如Arm Cortex-M、RISC-V 32位的設備，硬件資源極其有限，支持的設備最小內(nèi)存為128KiB，可以提供多種輕量級網(wǎng)絡協(xié)議，輕量級的圖形框架，以及豐富的IOT總線讀寫部件等。可支撐的產(chǎn)品如智能家居領域的連接類模組、傳感器設備、穿戴類設備等。

小型系統(tǒng)（small system）

面向應用處理器例如Arm Cortex-A的設備，支持的設備最小內(nèi)存為1MiB，可以提供更高的安全能力、標準的圖形框架、視頻編解碼的多媒體能力?？芍蔚漠a(chǎn)品如智能家居領域的IP Camera、電子貓眼、路由器以及智慧出行域的行車記錄儀等。

標準系統(tǒng)（standard system）

面向應用處理器例如Arm Cortex-A的設備，支持的設備最小內(nèi)存為128MiB，可以提供增強的交互能力、3D GPU以及硬件合成能力、更多控件以及動效更豐富的圖形能力、完整的應用框架。可支撐的產(chǎn)品如高端的冰箱顯示屏。

從上面的定義可以看出。內(nèi)存是限制系統(tǒng)類型的非常重要的一個指標。

多內(nèi)核

我們可以把Open Harmony簡單的分為

Open Harmony = Open Harmony 內(nèi)核態(tài)層 + Open Harmony 用戶態(tài)層

其中Open Harmony 內(nèi)核層就是上圖的紫色部分，可以看到，它主要由內(nèi)核本身（如Linux Kernel，LiteOS），和一些運行在內(nèi)核態(tài)的一些特性組成，比如HDF等。

而Open Harmony用戶態(tài)層，在上圖，就是紫色之外的部分?？梢钥吹剑上峦峡?，它主要由系統(tǒng)服務層，框架層，應用層組成。在這兒我們將這三層整體稱為“Open Harmony 用戶態(tài)層”。

OpenHarmony內(nèi)核層是采用多內(nèi)核設計，支持針對不同資源受限設備選用適合的OS內(nèi)核。OpenHarmony提供了內(nèi)核抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）通過屏蔽多內(nèi)核差異，對上層提供基礎的內(nèi)核能力，在最上面的圖片中也可以看到OpenHarmony可以使用LiteOS或者Linux內(nèi)核，而OpenHarmony 輕量級內(nèi)核是基于IoT領域輕量級物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)Huawei LiteOS內(nèi)核演進發(fā)展的新一代內(nèi)核，包含LiteOS-M和LiteOS-A兩類內(nèi)核。，所以借此，我們就來把多內(nèi)核相關的知識也了解了。

LiteOS-M內(nèi)核

LiteOS-M內(nèi)核是面向IoT領域構建的輕量級物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)內(nèi)核，具有小體積、低功耗、高性能的特點。其代碼結構簡單，主要包括內(nèi)核最小功能集、內(nèi)核抽象層、可選組件以及工程目錄等。面向的MCU一般是百K級內(nèi)存，可支持MPU隔離，業(yè)界類似的內(nèi)核有FreeRTOS或ThreadX等。

LiteOS-A內(nèi)核

LiteOS-A內(nèi)核主要應用于小型系統(tǒng)，面向設備一般是M級內(nèi)存，可支持MMU隔離，業(yè)界類似的內(nèi)核有Zircon或Darwin等。

Linux內(nèi)核

面向標準系統(tǒng)類設備（參考內(nèi)存≥128MB），OpenHarmony選擇Linux內(nèi)核作為基礎內(nèi)核，可以對不同資源受限的設備產(chǎn)品配置出適合的OS內(nèi)核，為上層提供基礎的操作系統(tǒng)能力。OpenHarmony中Linux內(nèi)核從LTS版本中選擇合適的版本作為內(nèi)核的基礎版本。

了解完上面的這些，我們就來接著了解兩個概念，子系統(tǒng)和組件到底是什么？

子系統(tǒng)和組件到底是什么？

子系統(tǒng)

OpenHarmony整體遵從分層設計，從下向上依次為：內(nèi)核層、系統(tǒng)服務層、框架層和應用層。系統(tǒng)功能按照“系統(tǒng) > 子系統(tǒng) > 組件”逐級展開，在多設備部署場景下，支持根據(jù)實際需求裁剪某些非必要的組件。子系統(tǒng)是一個邏輯概念，它具體由對應的組件構成。

組件

對子系統(tǒng)的進一步拆分，可復用的軟件單元，它包含源碼、配置文件、資源文件和編譯腳本；能獨立構建，以二進制方式集成，具備獨立驗證能力的二進制單元。

上一節(jié)在OpenHarmony環(huán)境搭建中也說了OpenHarmony目前支持的開發(fā)版類型，在本文中，我會單獨列出。

支持的開發(fā)板

當前OpenHarmony支持以下6款開發(fā)板，具體介紹如下：

我手頭目前有的是DA YU200的板子，這兒要感謝一下潤和軟件和社區(qū)，后面的組件學習更多的我也會基于DA YU200來實現(xiàn)。

可能剛?cè)胧值腄A YU200的板子，系統(tǒng)不是最新的，這個時候拿到板子之后，之后先燒錄。

總結

因為這篇文章都是一些理論，但是也是很重要的，比如我們了解了OpenHarmony整體遵從分層設計，從下向上依次為：內(nèi)核層、系統(tǒng)服務層、框架層和應用層四層，Open Harmony = Open Harmony 內(nèi)核態(tài)層 + Open Harmony 用戶態(tài)層，OpenHarmony技術特性，概括來說，就是硬件互助，資源共享；一次開發(fā)，多端部署；統(tǒng)一OS，彈性部署，以及多內(nèi)核，子系統(tǒng)和組件到底是什么？等重要問題，最后列出目前支持的六種主流板子。

參考

OpenHarmony中相關的子系統(tǒng)

潤和軟件

DAYU200

DAYU200燒錄工具和指南