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文 | 轩窗

智东西7月6日消息,昨日华为心声社区公布了华为创始人任正非接受外媒《金融时报》采访的纪要,其中任正非首次谈到了华为鸿蒙操作系统。与此同时,法国新闻周刊杂志《观点》(Le Point)也公布了对任正非采访时提到“鸿蒙”的诸多细节。

任正非表示,鸿蒙系统处理延迟小于5毫秒,其本身并不是为了手机用,而是为了做物联网来用的,比如自动驾驶、工业自动化。他还表示希望继续使用全球公用开放开放的手机操作系统和生态。但如果美国限制华为使用,华为也会发展自己的操作系统。

当被问到“鸿蒙操作系统是不是比谷歌的安卓或是苹果的Mac OS X系统更快?这一问题时,任正非谨慎地给出答案:“很有可能”, 并给出了一份技术方面的论据,根据之前的一份报告,华为的操作系统比安卓速度快60%。

研发操作系统最关键的是建立生态,任正非也提到重新建立良好的生态需要两、三年左右的时间,华为鸿蒙将依托中国,面向全球打造生态。

对此,任正非进一步解释说:“一是中国市场就有庞大的应用,相比所有互联网软件,我们的系统时延非常短,如果有的人认为在这个短时延的系统上应用得很好,就会迁一部分业务到华为来;二是,中国大量做内容的服务商渴望走向海外,但是走不出去,它们搭载在我们的系统上就可以走出去。”

“鸿蒙”一词语源于《山海经》,意指天地不分之时的混沌元气。如果不是特朗普政府的一纸禁令,如今“鸿蒙”还会继续“雪藏”在华为内部,更不会在未面世时前,就受到如此强烈的关注。

根据华为最初给出的时间表,鸿蒙操作系统最早今年秋天面世。日前,业内知名分析师郭明錤进一步预测称,搭配鸿蒙系统的华为手机将在10月出货。

华为海思的“备胎”芯片计划一样,华为鸿蒙操作系统也是华为未雨绸缪的结果。据华为透露,从2012年开始华为就开始自研发操作系统,到目前已经有七年的历史。那么华为为什么必须要做操作系统?研发操作系统的难点又是什么?华为操作系统研发背后又有怎样的故事?本文将对此深度揭秘。

一、华为为什么必须要做操作系统?

操作系统的竞争已经升级为企业、国家之间博弈的焦点之一。这也是华为自己研发操作系统的重要原因之一。

操作系统是电子设备的“灵魂”,没有操作系统的电子设备堪比一块板砖。而华为已经成为了全球第二大手机厂商,平板、PC等产品线也在不断壮大。因此对于华为自身业务发展来说,研发一款属于自己的操作系统也是有价值的。

不过,华为研发操作系统的思考起步更早,也更具忧患意识。华为创始人任正非近日在接受媒体采访时曾表示,华为内部曾经做过极限假设,不仅考虑到了如果美国企业无法供应芯片,也考虑到了操作系统层面,安卓、WP如果都无法供应,华为将怎么办?

目前,智能手机操作系统阵营,基本上就是谷歌的安卓和苹果的iOS两强争霸。由于苹果iOS是封闭的生态,而安卓系统则是开放的。因此,全球绝大多数的手机厂商都选择安卓作为操作系统。

安卓系统诞生于2005年,2007年后谷歌开始将其源代码开放,第一部安卓系统手机于2008年发布。所以安卓系统真正在智能手机上应用也不过11年的时间。

2011年,安卓系统跃居全球市场份额第一位,随后开启了疯狂增长模式。而苹果的iOS系统则是从2007年正式推出的。几年时间里,两者已经打败了WP、塞班等诸多系统,成为手机操作系统领域的两强。

此外,目前电子设备的功能在不断增多,不同设备之间多操作一致性,数据交换等要求提高。整个产业也在呼唤新的操作系统的到来,希望其能跨设备实现统一。

谷歌也早已看到这一趋势,正在从零构建称名为Fuchsia的新操作系统。就在几天前,Fuchsia OS已经正式上线了开发者网站Fuchsia.dev,并提供了搜索功能,开发者可以搜索到任何关于Fuchsia OS的技术文档,更好的参与到系统开发中。

因此,从产业发展的节点判断,产业也正需要一个新的操作系统的到来。

二、鸿蒙操作系统幕后大牛

从2012年开始,华为开始自研发操作系统,到目前已经有七年的历史。据了解,目前华为操作系统由上海交通大学操作系统大牛陈海波教授带队,整个队伍有300多人的规模。

在近期的采访中,华为也透露了鸿蒙操作系统最早将在今年秋天面世。知名分析师郭明錤近日也透露,搭载鸿蒙操作系统的手机将在10月份面世。然而,他还预测在推出之初,鸿蒙可能将搭载在中低端产品线上。

智东西了解到,华为鸿蒙操作系统将是一个全栈式的优化方案,针对于Linux内核也将改变很多的修改设计。其中超级文件操作系统、方舟编译器都将是鸿蒙操作系统非常核心的部分。

今年5月,在谷歌宣布遵从特朗普政府禁令措施,禁止与华为之间的商业授权后。华为自研的操作系统鸿蒙也浮出水面。

最初,大家只是发现华为鸿蒙在多个地区注册商标。不仅后,一张模糊的PPT照片掀起了华为鸿蒙操作系统神秘面纱的一角。

任正非首谈鸿蒙系统细节:比安卓快60%,两到三年建起生态!

这张PPT揭秘了鸿蒙操作系统的一个关键人物——陈海波教授,他不仅是上海交通大学教授,还是华为鸿蒙系统的幕后人,内核实验室的主管等,堪称鸿蒙幕后大牛。

陈教授到底有多牛呢?

在操作系统领域有一个顶级的学术交流会议Symposium on Operating Systems Principles(操作系统研讨会,简称SOSP)。这个顶级会议每年会精选20-30篇全球操作系统研究员成果最顶尖的文章,其中能登台解说的不过三四人,学术门槛相当高。

2011年陈海波教授投中了全亚洲第一篇文章,接下来的五年时间里,他又陆续中了2篇。不仅仅是SOSP,在操作系统的各项顶级学术会议,OSDI Eurosys FAST等陈教授也几乎刷了个遍。

在谷歌学术网站,陈教授主页公开分享的论文就多达63篇。不过,这些论文很少由陈海波担任第一作者,但这也证明了陈教授在带头研究上的能力。

任正非首谈鸿蒙系统细节:比安卓快60%,两到三年建起生态!

2011年陈海波到上海交大任教,此后陈教授拉着从没排进过前20的上交,在操作系统研究的国际榜单上直线狂奔,从籍籍无名,一路冲到了全球第6。在上交校内,陈海波团队的论文数量,比紧随其后的三个团队论文数之和一样多。

2017年当SOSP挪到了上海举办时,陈海波教授从当年投稿的研究员,成为了SOSP 2017的两位联合主席之一。也正是在这一年,陈海波教授进入了华为。

进入华为的陈教授,依然在学术上保持高产。加入华为前的2016年,陈海波教授共发表署名论文15篇。入职华为后的两年,这个数字分别是18和16篇。今年,陈教授依然保持着这种节奏,上半年时间,在谷歌学术能搜到的陈教授署名的论文已经有9篇了。

加入华为也让陈教授的学术研究成果更快走向了落地。今年3月,华为在P30发布会上宣布推出的超级文件系统EROFS,就是陈教授的成果。这一超级文件系统给系分区换成了只读的文件系统,让系统文件无法被第三方软件篡改、读盘速度更快、系统占用的存储空间更小。

此外,陈教授今年还发表了一篇关于ARM芯片中硬件安全部分的研究评论,和一篇关于手机安全环境虚拟化的研究论文。上图PPT上所指的“安全部分”,很可能指代的就是这一块的工作。这也就是说现在大家手上的华为手机,早已包含了鸿蒙的一部分。

三、操作系统的五大核心功能

计算机由硬件和软件组成,它们彼此之间相互依赖,不可分割。硬件自己是没办法工作的,必须有软件进行操作和控制。负责控制和管理工作的软件就称为操作系统。其中,操作系统要管理好手机最核心的硬件CPU。

操作系统的功能主要有让CPU分时处理、对外设进行管理、对内存进行管理以及对文件进行管理。

1、CPU分时处理。举个例子,每个用户在使用手机时,都会同时开启多个应用,比如一边用QQ音乐听音乐一边刷微信朋友圈。这个时候,QQ音乐和微信两个应用程序都需要CPU提供实时计算。当你打开的程序更多时,这些程序对CPU的抢夺会更激烈。那么,为什么没有出现运行差错呢?

原因在于,操作系统会把CPU的时间切成一个个小块,并把每个小块时间分配给不同的应用。比如,第一个时间单位分给QQ音乐,第二个时间单位分配给微信,在接下来的时间里循环往复执行。这被称为“分时处理”。

2、外设管理。手机还会电脑等其他设备连接,对于手机来说电脑就是外部设备,简称为“外设”。操作系统也会对外部设备进行管理,称之为“外设管理”。比如,当手机连接了一台电脑,操作系统会识别所连接电脑进行自动检测并调用相应的应用程序,用户想完成什么内容就可以实现。

3、内存管理。电子设备的内存是非常有限并且非常宝贵的硬件资源。手机上所有的数据信息都保存在内存上。操作系统会为不同的应用程序分配内存资源,为其划分固定地盘。当应用的一部分内存数据被删除时,内存也将会被回收,等待下一个应用的申请和使用。

4、文件管理。手机中无论是下载的文件还是用户产生的数据,都是以“文件”的形式保存的,在内存中则是0和1的组合。操作系统里设计了非常好的方法,可以准确快速低找到这些存储信息并按照要求进行操作。这也就是所说的“文件管理”。

5、作业管理。为用户提供一个使用系统的良好环境,根据不同的系统要求,制订相应的调度策略,进行作业调度。

除此之外,即便是手机在黑屏状态下,手机操作系统也并没有闲着。它会监控用户是不是按到手机上的按键。同时,它还在保障手机与基站紧密联系,告诉手机现在在什么位置,以便电话和短信进来时能够响铃,并且保障移动数据网络开启,以便给后台在用的App传递数据。

四、操作系统研发的难点有哪些?

 

如今,操作系统已经是一个商业化的软件。

 

计算机本身是只懂机器语言的,而随着计算机技术的发展,人们想要用计算机做更多的事,因此更高级的语言出现了。高级语言更贴近于人类语言,极大降低了人类编程的难度,也让计算机爆发了更多的功能和应用。

 

操作系统提供给应用开发者的本身的就是一个框架,所有的应用开发都必须遵守这个框架的原则。开发者在开发应用时就是在这个框架上进行扩展的。在操作系统内部则建立了可以将高级语言翻译为机器语言,供计算机硬件进行执行的编译器。

 

一个操作系统推出后,如果被广大开发者所认可,他们将在这个系统的基础上开发出很多的应用。与此同时,整个操作系统的生态也将庞大起来。而随着功能的不断拓展,操作系统本身也在进化,以更好、更方便地让开发者进行应用开发。操作系统的层次也因此逐渐多了起来,一些框架也随之诞生。

 

任正非首谈鸿蒙系统细节:比安卓快60%,两到三年建起生态!

 

以安卓操作系统为例,它分为四个层次,分别为:Linux内核、系统运行库、应用程序框架层和应用程序层。

 

(1)Linux内核层:安卓的核心系统服务给予Linux2.6内核,如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核。

 

(2)系统运行库层:(C/C++库以及Android运行库)当使用Android应用框架时,Android系统会通过一些C/C++库来支持我们使用的各个组件,使其更好的为我们服务,比如其中的SQLite(关系数据库),Webkit(Web浏览器引擎)。

 

(3)应用框架层:这一层是编写Google发布的核心应用时所使用的API框架,开发人员同样可以使用这些框架来开发自己的应用,这样便简化了程序开发的结构设计,但是必须要遵守其框架的开发原则。

 

(4)应用层:应用是用java语言编写的运行在虚拟机上的程序,比如Email客户端,SMS短消息程序,日历等。

 

在操作系统设计上,有人这样评价:编译器是操作系统之母,编程语言是操作系统之父。所以想要设计一个新的操作系统,需要把底层技术搞透,需要对机器语言、汇编语言有着非常深入的理解,其中将包括对如何存储、读取文件等非常底层功能的设计。

 

现在Java、C/C++等高级编程语言已经经历了多年的发展和积淀,其用户基础已经非常庞大。如果现在要做一个操作系统,重新建立一套编程语言短时间内很难有大量开发者进来,所以在现有高级编程语言基础上,基于开源的Linux内核,如何设计新的操作系统则是一项重要考验。

 

所以,华为鸿蒙操作系统与谷歌安卓系统PK的关键就在于应用生态上。

 

从2007年开源开始,安卓系统生态已经经历了12年的发展。在这12年时间里,安卓生态不断扩大。它不仅在2011年将塞班系统挤下手机操作系统第一的位置,而且从2013年开始就逐渐吞食整个智能手机市场。

 

直到今天,安卓系统和苹果iOS两大操作系统已经几乎完全拿下了整个智能手机操作系统市场。而不得不提的是,苹果的iOS是封闭系统,不开源给其他手机厂商。所以,安卓系统已经拿下了除苹果外的,其他所有主流手机厂商。

 

据DMR数据显示,截止2019年5月7日,安卓每个月用户月活达到了250亿,截止2018年,安卓系统占据全球手机市场份额的85%。由于除苹果外,全球头部的手机厂商,包括三星、华为、OPPO、vivo、小米在内,都是基于安卓系统的。

 

安卓生态已经成为了一颗根系发达、枝繁叶茂的参天大树。相比之下,华为的鸿蒙操作系统是一个还未破土而出的树苗。将安卓生态上的各种框架、软件无缝移植到新系统上,是非常费时费力的事情。

 

在此前的华为方舟编译器沟通会上,智东西了解到,方舟编译器将囊括了安卓生态内的所有框架,打破安卓虚拟机的屏障,让用Java语言编写的应用程序,直接编译为机器语言交给硬件执行。

 

此外,华为终端已有56万开发者。多年来,华为自己也一直致力于对安卓系统做深度优化,华为EMUI操作系统就是其成果。所以在国内上,华为基于新操作系统建立软件生态基本无障碍,但海外市场将是一个挑战。

 

结语:华为“鸿蒙”机遇与挑战并存

 

从时间上来看,华为鸿蒙操作系统赶上了一个系统升级迭代的好时机。目前,硬件之前的功能重复彼此之间的界限模糊,终端产品呼唤一种统一的操作系统来打通。谷歌本身也在研发下一代操作系统,这对华为来说是一个机遇。

 

不过,操作系统的研发技术非常关键的一点在于生态的建立。从华为创始人任正非此次回答外媒采访的内容可以看出,华为已经对鸿蒙操作系统生态建立划出了清晰的路线,先依托国内市场建立自有生态,并基于华为操作系统带领国内的生态伙伴走向全球市场。

 

华为“鸿蒙”不仅仅是线阶段华为冲破美国封锁的炮弹,更是符合市场大趋势,面向未来商业竞争的操作系统。对华为来说,这是机遇与挑战并存的,而“鸿蒙”真正想要获得成功,仅靠华为一家还远远不够,需要整个国内软件生态携起手来共同建设和发展。


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