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  • 5G关键技术:确定创新机会(一)

    千次阅读 2014-05-10 21:53:54
    题目:5G Key Technologies:Identifying Innovation Opportunity ...为了确定创新机会,我们应当探索特定的技术领域以对5G技术的发展做出贡献。本文讨论了一个框架来回答以下主要问题:哪个技术领域可能对创新

    题目:5G Key Technologies:Identifying Innovation Opportunity

    作者:CantikaFelita, Muhammad Suryanegara


    摘要

            “还没有官方定义的“5G标准导致与之相关的创新仍然是开放性的。为了确定创新机会,我们应当探索特定的技术领域以对5G技术的发展做出贡献。本文讨论了一个框架来回答以下主要问题:哪个技术领域可能对创新做出贡献?这个答案将使有志于建立官方5G标准的国家、企业、大学和研究机构受益。

            首先,我们回顾了第五代移动通信技术(5G)的关键技术。网络的普适性与协同性是主要焦点。回顾了一个扁平化IP网络的概念,以及认知无线电技术使终端更加智能。提出BDMA技术有助于实现多址系统的高效性。接下来,我们确定了技术挑战,关注于安全性和有限频谱资源的问题。随后,我们提出了近期发表了成果的技术领域的创新机会。我们总结了这些依赖于安全性研究、网络、技术实现与应用问题的创新。


    关键词:5G,创新,标准

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  • PaaS作为一个综合性的平台,在以”容器+编排引擎”的基础上有诸多关键技术点和难点,本次主要以开源框架和一些市场产品为依托,主要讲述关键点的实现 1. 容器技术的选择:容器技术是整个平台的基石,犹如...

    最近几年很多公司实现了从VMware等传统虚拟化到IaaS的转型,很多公司正在或者已经建立PaaS平台。那么从项目研发角度看,PaaS产品的系统功能应该主要涵盖哪些,又该如何更好的为应用研发人员服务呢?本文由云计算专家bryan根据社区活动中的分享交流所整理。


    一.PaaS建设的意义何在,能够给企业带来哪些价值?


    1.实现应用运行环境的标准化,提升交付速度:通过容器的镜像技术保证开发测试和生产等诸多标准化,避免因应用运行环境不一致带来的各种故障和问题,同时,通过服务编排实现运行环境的自动化运维和快速交付,避免传统方式的应用系统运行复杂、交付周期较长等问题;

    2.实现运维过程的高度自动化,降低运维成本:PaaS平台提供多种自动化运维工具管理应用集群系统,比如智能负载可以实时观测集群节点的变化并智能修改路由配置,自动伸缩可以实现不同业务负载下集群规模的自动调整等,多种管理功能的自动化减少人工运维工作量,节省运维成本;

    3.有效提升基础资源的管理水平和硬件利用效率:PaaS平台资源的容器是基于操作系统的虚拟化,与IaaS基础环境实现解耦,平台自身的实现多数是应用较广的开发框架和标准API,能够有效提升资源管理水平,有效避免厂商绑定;同时,合理调整单个操作系统之上容器密度的有效部署,可以更好提升资源使用率,降低硬件采购成本;

    4.有效实现软件研发的技术路径统一和把控研发质量:通过运行环境的标准化可真正做到全公司技术路线的精细把控,做到统一不同项目组的技术研发路线,通过部署工具的统一可以做到CI/CD思想的有效落地实施,有效提升软件研发过程的质量把控水平;

    5.有效提升公司IT架构治理:相较于传统开发运维各司其职的模式,PaaS能有效实现devops思维的落地实施,推动企业IT流程和人员架构的企业治理,更好的提升IT部门各个研发团队的整体技术水平,从而更好的响应业务需求。


    二. PaaS的主要技术有哪些?企业如何进行建设?


    PaaS主要以容器云形式实现,容器云依赖容器基础技术,目前常见的有Docker和garden两种类型,其中BAT、京东、华为和网易等互联网公司,还有一些大型商业银行更多的选择docker技术,当然也不乏garden成功案例,但较之docker案例相对较少。

    独木难成林,容器要云化形式提供服务,必须以多个容器形成集群的方式,此时如何管理和调度集群是一个重要的任务,这个任务由编排引擎进行实现,目前比较流行的有kubernetes、swarm等。因此“容器技术+编排引擎”构成了容器云最初始的框架,当然要达到企业级应用还需要做更多企业级的功能,所以就出现了诸如openshift、阿里飞天、华为等各种以开源软件为基础构建的多种产品。

    那么企业在建设云的过程中需要考虑几个问题:

    1)容器技术的选择:尽量选择市场比较流行的开源社区和生态发展比较完善的技术,编排引擎的框架选择遵循同样道理;

    2)建设模式:一种方式是购买产品进行企业落地化定制化,一种方式是基于开源框架自研,两种方式各有优劣,需要结合企业自身特点进行总体考虑;

    3)建设规划:PaaS的建设涵盖很多方面,甚至需要企业流程和企业IT架构的梳理和调整,因此对大中型企业来讲不可能一蹴而就,需要一个循序渐进的过程,这也与企业发展和自身技术特点有关系


    三. 容器云的负载均衡如何选择?


    负载均衡有硬件F5和软件HAProxy、nginx等。F5的特点是价格贵、性能好,一般在物理机和虚拟机化时间做LB;nginx是一款HTTP服务器和反向代理服务器,可以提供7层负载均衡能力,主要应用场景有web服务器、反向代理、负载均衡等

    HAProxy是一款专业的负载均衡软件,可提供4/7层负载均衡,比nginx负载均衡性能好,并发上也优于nginx。负载均衡的选择需要和企业自身特点和具体业务场景相关联,在PaaS的企业级产品中更多的选择HAproxy


    四. PaaS的日志和监控如何进行处理?


    PaaS平台的日志和监控和传统架构的管理方式没有本质区别。日志的获取或采用安装agent、或采用工具导出,业界已经都有很多成熟的产品和案例可以借鉴;监控分两部分,先要解决“监”的问题,同样也需要利用工具抓取信息,然后解决“控”,要么利用自动化运维的模式,要么采用手工的模式,目的其实一样,区别在于成本控制。

    PaaS可以从系统、网络、服务、应用监控4个层面入手:

    1.系统主要指底层基础资源,如磁盘、CPU、硬件或IaaS等基础资源

    2.网络一般采用SDN的方式实现,监控比较复杂,主要有连通性、流量、7层状态码等

    3.服务主要是指PaaS中的各种中间件服务服务,比如数据库服务、缓存服务、web应用服务等

    4.应用监控是最上层的也是非常重要的,比如应用服务质量、响应时间、请求成功率等


    五. PaaS如何更好的实现CI/CD,实现应用敏捷开发


    PaaS平台的一个核心理念是为应用提供各种基础中间件服务和进行应用集群的管理。devops是一种贯彻项目研发全生命周期的软件研发理论,打破传统的研发部门和运维部门泾渭分明的现象,尽量实现团队将研发和运维进行统一结合的模式,这种理念落地实施需要借助一定工具。CI是持续集成,可以实现代码自动化的静态检查、动态检查、安全检查和单元测试、集成测试等功能,从而实现代码的尽快尽早集成,减少后期发现问题的概率、降低项目风险;CD是持续部署或者持续发布,这种持续部署采用自动化工具,能够有效提高系统环境的部署效率和升级更新时业务的连续性。

    jenkins可视作一个平台,在这个平台中一方面可以用户定制各种插件,一方面可以将所有的工作以流程化的形式(pipeline)串联起来。这样可以将CI/CD的思维通过jenkins的落地实施来贯彻执行,同时CI/CD有多种自动化管理功能,而PaaS中的相关系统部署或者更新升级或者项目研发过程使用的环境都可以自动化,于是二者可以很好的进行关联。

    Devops理念的落地实现,可通过jinkins中配置自动化的CI/CD流程,更好的与PaaS进行深度集成,从而提高软件研发效率和软件研发质量。详情可以参考链接


    六. PaaS的研究过程中有哪些关键技术点和难点,一般市场是如何选择的?


    PaaS作为一个综合性的平台,在以”容器+编排引擎”的基础上有诸多关键技术点和难点,本次主要以开源框架和一些市场产品为依托,主要讲述关键点的实现

    1.容器技术的选择:容器技术是整个平台的基石,犹如开发web需要选择开发语言一样,目前有docker和garden两种主流技术,自研技术选择时尽量选择技术相对成熟、企业应用案例相对较多、技术生态圈发展更多的技术,一般建议选择docker,如果华为的PaaS产品初期选择garden,目前也已转向了docker,docker已经成为一种事实上的标准。

    2.编排引擎的选择:编排引擎的选择一般会依赖容器技术路线的选择,比如docker容器可以选择kubernetes、swarm等框架,garden可以选择cloud foundry,并且仅此选择。在BAT、华为、京东等互联网公司中,选择docker系的产品更多的选择了kubernetes,或许源于此框架出自google大家之手

    3.元数据存储的框架选择:由于整个PaaS的元数据需要一个高可用的存储结构,以便用作服务发现或共享元数据配置的相关元数据信息。基于zookeeper的性能和复杂性等问题考虑,更多的选择etcd框架进行使用,openshift、阿里等产品均采用了此框架

    4.PaaS容器网络的选择:容器的网络隔离是PaaS资源隔离的一个重要组成部分,每个容器的网络多采用内部SDN网络,SDN网络的实现技术各不相同,一般主要考虑因素是网络的性能和网络变化的灵活性等因素。开源kubernetes采用flannel框架,openshift的产品中考虑到网络性能等采用了open vswitch,京东在经过各种研究后采用了基于BGP路由方式的Calico

    5.CI/CD的工具选择:随着最近几年微软对docker技术的支持力度加大,各种产品,比如window server 2016、TFS等逐渐实现对docker的支持。TFS(team foundation server)的产品定位与jenkins类似。所以在CI/CD的技术落地过程中可以选择TFS或者jenkins,不过大家更广发的采用jenkins,并且有研发能力的均对其进行一定程度的插件研发和定制

    6.日志框架的选择:在集群环境中如何管理不同节点的日志是一个重要的问题,并且目前有一套成熟的解决方案。ElasticSearch+Logstash+Kinana(ELK)已成为一种通用解决方案

    7.负载均衡的选择:负载均衡需要在容器集群的容器成员发生变化时能够自动感知和自动修改路由策略,硬件F5和软负载HAProxy、Nginx均可做负载均衡,鉴于HAProxy的灵活性,更多的产品或者企业落地均选择了HAProxy

    8.域名的使用:容器集群中的某个应用可以视作一个对外提供的服务,如果采用IP,一方面不方便记忆,一方面IP有可能改变,因此PaaS产品多采用泛域名的形式,将对外提供服务的IP地址和域名关联对应,然后再提供一个route记录对外提供服务的IP地址(frontend)和内部集群IP地址(backend),这样就可以实现从外部域名到内部集群IP地址的访问。

    PaaS平台的建设是一个长期的过程,需要不断持续的进行迭代优化,并且随着在PaaS之上运行应用系统的增多和使用经验的不断丰富,对PaaS平台会有更多深入的认知和体会。因此我们也希望论坛上从事这块研究和实践的朋友能够更多的进行技术交流,从而加深技术了解,让PaaS在企业内部更好的发挥其价值和优势。

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  • 5G的关键技术

    千次阅读 2019-08-29 21:29:52
    5G网络技术主要分为核心网、回传前传网络、无线接入网,但除了这些,还有很多其他的关键技术是你必须要了解的,比如软件定义网络(SDN),网络功能虚拟化(NFV),网络切片(Network Slicing),云无线接入网(C-...

    5G网络技术主要分为核心网、回传和前传网络、无线接入网,但除了这些,还有很多其他的关键技术是你必须要了解的,比如软件定义网络(SDN),网络功能虚拟化(NFV),网络切片(Network Slicing),云无线接入网(C-RAN),认知无线电(CR)以及Small Cells等等。

    在核心网中,其关键技术主要包括了软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、网络切片和多接入边缘计算(MEC)。

    软件定义网络(SDN)

    软件定义网络(SDN),是我们最常听到的一个词汇,它是一种将网络基础设施层(也称为数据面)与控制层(或称为控制面)分离的网络设计方案。
    在这里插入图片描述
    SDN将网络控制面解耦至通用硬件设备上,并通过软件化集中控制网络资源。控制层通常由SDN控制器实现,基础设施层通常被认为是交换机,SDN通过南向API(比如OpenFLow)连接SDN控制器和交换机,通过北向API连接SDN控制器和应用程序。

    因此,SDN可以实现集中管理,提升设计的灵活性,此外还能引入开源工具,具备降低CAPEX和OPEX以及激发创新的优势。

    网络切片(Network Slicing)

    简单来说,5G切片就是将5G网络切出多张虚拟网络,从而支持更多业务。

    众所周知,5G网络将面向例如超高清视频、VR、大规模物联网、车联网等不同的应用场景。不同场景,对网络的移动性、安全性、时延、可靠性,甚至是计费方式的要求也是不一样的。因此,需要将一张物理网络分成多个虚拟网络,每个虚拟网络面向不同的应用场景需求。虚拟网络间是逻辑独立的,互不影响。
    在这里插入图片描述
    网络切片的优势在于,其能让网络运营商自己选择每个切片所需的特性,例如低延迟、高吞吐量、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率,这些有助于提高创建产品和服务方面的效率,提升客户体验。不仅如此,运营商无需考虑网络其余部分的影响就可进行切片更改和添加,既节省了时间又降低了成本支出,也就是说,网络切片可以带来更好的成本效益。

    当然,要在实现NFV与SDN之后才能实现网络切片,不同的切片依靠NFV和SDN通过共享的物理/虚拟资源池来创建。此外,网络切片还包含MEC资源和功能。

    网络功能虚拟化(NFV)

    网络功能虚拟化(NFV),即通过IT虚拟化技术将网络功能软件化,并运行于通用硬件设备之上,以替代传统专用网络硬件设备,它将网络功能以虚拟机的形式运行于通用硬件设备或白盒之上,以实现配置灵活性、可扩展性和移动性,并以此希望降低网络CAPEX和OPEX。

    NFV要虚拟化的网络设备主要包括交换机(比如Open vSwitch)、路由器、HLR(归属位置寄存器)、SGSN、GGSN、CGSN、RNC(无线网络控制器)、SGW(服务网关)、PGW(分组数据网络网关)、RGW(接入网关)、BRAS(宽带远程接入服务器)、CGNAT(运营商级网络地址转换器)、DPI(深度包检测)、PE路由器、MME(移动管理实体)等等。需要说明的是,NFV独立于SDN,可单独使用或与SDN结合使用(点击查看详细)。

    多接入边缘计算(MEC)

    多接入边缘计算(MEC),它被大众熟知的叫法是移动边缘计算,是一种网络架构,为网络运营商和服务提供商提供云计算能力以及网络边缘的IT服务环境,位于网络边缘的、基于云的IT计算和存储环境,它使数据存储和计算能力部署于更靠近用户的边缘,从而降低了网络时延,可更好的提供低时延、高宽带应用。

    MEC背后的逻辑非常简单,离源数据处理、分析和存储越远,所经历的延迟越高。MEC可通过开放生态系统引入新应用,从而帮助运营商提供更丰富的增值服务,比如数据分析、定位服务、AR和数据缓存等。MEC最明显的好处是,允许网络运营商和服务提供商减少服务中的延迟,以便提升整体客户体验,同时引入新的高带宽服务,而不会出现前面提到的延迟问题。

    前传和回传技术

    前传,指的是BBU池连接拉远RRU部分,其链路容量主要取决于无线空口速率和MIMO天线数量,4G前传链路采用CPRI(通用公共无线接口)协议;到了5G,由于其无线速率大幅提升、MIMO天线数量成倍增加,CPRI无法满足5G的前传容量和时延需求。为此标准组织正积极研究和制定新的前传技术,包括将一些处理能力从BBU下沉到RRU单元,以减小时延和前传容量等。

    回传,指的则是无线接入网连接到核心网的部分,光纤是回传网络的理想选择,但在光纤难以部署或部署成本过高的环境下,无线回传是替代方案,像点对点微波、毫米波回传等。此外,无线Mesh网络也是5G回传的一个选项,在R16里,5G无线本身将被设计为无线回传技术,即IAB(5G NR集成无线接入和回传)。

    云无线接入网(C-RAN)

    云无线接入网(C-RAN),其将无线接入的网络功能软件化为虚拟化功能并部署于标准的云环境中,C-RAN这个概念由集中式RAN发展而来,旨在提升设计灵活性和计算可扩展性,提升能效和减少集成成本。在C-RAN构架下,BBU功能是虚拟化、集中化以及池化部署,RRU与天线分布式部署,RRU通过前传网络连接BBU池,BBU池可共享资源、灵活分配处理来自各个RRU的信号。

    云无线接入网的优势在于,它能提升计算效率和能效,易于实现CoMP(协同多点传输)、多RAT、动态小区配置等更先进的联合优化方案,但C-RAN的挑战是前传网络设计和部署的复杂性。

    软件定义无线电(SDR)

    软件定义无线电(SDR),其能实现部分或全部物理层功能在软件中定义。这里需要注意软件定义无线电和软件控制无线电的区别,后者仅指物理层功能由软件控制;在SDR中,我们可以实现调制、解调、滤波、信道增益和频率选择等一些传统的物理层功能,这些软件计算可在通用芯片、GPU、DSP、FPGA和其他专用处理芯片上完成。

    认知无线电(CR)

    认知无线电(CR)指的又是什么呢?CR可通过了解无线内部和外部环境状态实时做出行为决策。此外,SDR被认为是CR的使能技术,但CR包括和可使能多种技术应用,比如动态频谱接入、自组织网络、认知无线电抗干扰系统、认知网关、认知路由、实时频谱管理、协作MIMO等。

    小基站(Small Cells)

    相较于传统宏基站,小基站(Small Cells)的发射功率更低,因此覆盖范围更小,一般情况下可覆盖10米到几百米的范围。Small Cells通常根据覆盖范围的大小依次分为微蜂窝、Picocell和家庭Femtocell。
    在这里插入图片描述
    小基站(Small Cells)旨在不断补充宏站的覆盖盲点和容量,以更低成本的方式提高网络服务质量。考虑5G无线频段越来越高,未来还将部署5G毫米波频段,无线信号频段更高,覆盖范围越小,加之未来多场景下的用户流量需求不断攀升。到了后5G时代,大量部署小基站将是大势所趋,这些小基站将与宏站组成超级密集的混合异构网络,而这也将为网络管理、频率干扰等带来前所未有的复杂性挑战。

    设备到设备通信(D2D)

    设备到设备通信(D2D),是指数据传输不通过基站,而是允许一个移动终端设备与另一个移动终端设备直接通信。D2D源于4G时代,被称为LTE Proximity Services (ProSe)技术,是一种基于3GPP通信系统的近距离通信技术,主要包括直连发现功能,即终端发现周围有可以直连的终端,和直连通信,与周围的终端进行数据交互两大功能。

    4G时代,D2D主要应用于公共安全领域,而到了5G时代,由于车联网、自动驾驶、可穿戴设备等物联网应用将大量兴起,D2D通信的应用范围也将随之扩大,当然也会面临安全和资源分配公平性挑战。

    D2D(设备到设备通信),让通信的方式简单点。

    毫米波(mmWave)

    毫米波指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波,波长范围从1mm到10mm。5G与2/3/4G最大的区别之一是引入了毫米波。毫米波的缺点是传播损耗大,穿透能力弱,毫米波的优点是带宽大、速率高,Massive MIMO天线体积小,因此适合Small Cells、室内、固定无线和回传等场景部署。

    低时延技术

    低时延是5G关键技术之一。为了降低网络数据包传输时延,5G主要从无线空口和有线回传两方面来实现。在无线空口侧,5G主要通过缩短TTI时长、增强调度算法等来减低空口时延;在有线回传方面,通过MEC部署,使数据和计算更接近用户侧,从而减少网络回传带来的物理时延。

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  • 鸿蒙OS架构及关键技术整理

    万次阅读 多人点赞 2020-10-07 11:21:55
    鸿蒙OS架构及关键技术整理一. 鸿蒙OS整体介绍二. 子系统架构三. 关键技术1. 分布式架构首次用于终端OS,实现跨终端无缝协同体验2. 确定时延引擎高性能IPC技术实现系统天生流畅3. 基于微内核架构重塑终端设备可信...

    一. 鸿蒙OS整体介绍

    HarmonyOS简介

    原作者:xiangzhihong8
    前两天,华为发布了HarmonyOS 2.0,俺也赶个时髦,给大家简单介绍下HarmonyOS。
    定义
    首先,我们来看一下官方对HarmonyOS的定义。根据官方的定义,HarmonyOS是一款“面向未来”、面向全场景(移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等)的分布式操作系统。在传统的单设备系统能力的基础上,HarmonyOS提出了基于同一套系统能力、适配多种终端形态的分布式理念,能够支持多种终端设备的能力。
    对消费者而言,HarmonyOS能够将生活场景中的各类终端进行能力整合,形成一个“超级虚拟终端”,可以实现不同的终端设备之间的快速连接、能力互助、资源共享,匹配合适的设备、提供流畅的全场景体验。
    对应用开发者而言,HarmonyOS采用了多种分布式技术,使得应用程序的开发实现与不同终端设备的形态差异无关,降低了开发难度和成本。这能够让开发者聚焦上层业务逻辑,更加便捷、高效地开发应用。
    对设备开发者而言,HarmonyOS采用了组件化的设计方案,可以根据设备的资源能力和业务特征进行灵活裁剪,满足不同形态的终端设备对于操作系统的要求。
    技术特性
    硬件互助,资源共享
    1,分布式软总线
    分布式软总线是多种终端设备的统一基座,为设备之间的互联互通提供了统一的分布式通信能力,能够快速发现并连接设备,高效地分发任务和传输数据,分布式软总线示意图如下图所示。

    在这里插入图片描述

    2,分布式设备虚拟化
    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,多种设备共同形成一个超级虚拟终端。针对不同类型的任务,为用户匹配并选择能力合适的执行硬件,让业务连续地在不同设备间流转,充分发挥不同设备的资源优势,分布式设备虚拟化示意图如下图所示。
    在这里插入图片描述

    3,分布式数据管理
    分布式数据管理基于分布式软总线的能力,实现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。分布式数据管理示意图如下图所示。
    在这里插入图片描述

    4,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、远程连接以及迁移等操作,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,以及用户的习惯和意图,选择合适的设备运行分布式任务。以下图的应用迁移为例,简要地展示了分布式任务调度能力。
    在这里插入图片描述

    一次开发,多端部署
    HarmonyOS提供了用户程序框架、Ability框架以及UI框架,支持应用开发过程中多终端的业务逻辑和界面逻辑进行复用,能够实现应用的一次开发、多端部署,提升了跨设备应用的开发效率。一次开发、多端部署示意图如下图所示。
    在这里插入图片描述

    统一OS,弹性部署
    HarmonyOS通过组件化和小型化等设计方法,支持多种终端设备按需弹性部署,能够适配不同类别的硬件资源和功能需求。支撑通过编译链关系去自动生成组件化的依赖关系,形成组件树依赖图,支撑产品系统的便捷开发,降低硬件设备的开发门槛。
    支持各组件的选择(组件可有可无):根据硬件的形态和需求,可以选择所需的组件。
    支持组件内功能集的配置(组件可大可小):根据硬件的资源情况和功能需求,可以选择配置组件中的功能集。例如,选择配置图形框架组件中的部分控件。
    支持组件间依赖的关联(平台可大可小):根据编译链关系,可以自动生成组件化的依赖关系。例如,选择图形框架组件,将会自动选择依赖的图形引擎组件等。
    技术架构
    HarmonyOS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 > 功能/模块”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子系统或功能/模块。HarmonyOS技术架构如下图所示。
    在这里插入图片描述

    内核层
    HarmonyOS系统分为内核子系统和驱动子系统。
    内核子系统:HarmonyOS采用多内核设计,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,KernelAbstract 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:HarmonyOS驱动框架(HDF)是HarmonyOS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HarmonyOS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HarmonyOS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、方舟多语言运行时、公共基础库、多模输入、图形、安全、AI等子系统组成。其中,方舟运行时提供了C/C++/JS多语言运行时和基础的系统类库,也为使用方舟编译器静态化的Java程序(即应用程序或框架层中使用Java语言开发的部分)提供运行时。
    基础软件服务子系统集:为HarmonyOS提供公共的、通用的软件服务,由事件通知、电话、多媒体、DFX、MSDP&DV等子系统组成。
    增强软件服务子系统集:为HarmonyOS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:为HarmonyOS提供硬件服务,由位置服务、生物特征识别、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HarmonyOS的应用程序提供了Java/C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability框架,以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API;同时为采用HarmonyOS的设备提供了C/C++/JS等多语言的框架API,不同设备支持的API与系统的组件化裁剪程度相关。
    应用层
    应用层包括系统应用和第三方非系统应用。HarmonyOS的应用由一个或多个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。
    系统安全
    在搭载HarmonyOS的分布式终端上,可以保证“正确的人,通过正确的设备,正确地使用数据”。
    通过“分布式多端协同身份认证”来保证“正确的人”。
    通过“在分布式终端上构筑可信运行环境”来保证“正确的设备”。
    通过“分布式数据在跨终端流动的过程中,对数据进行分类分级管理”来保证“正确地使用数据”。
    正确的设备
    在分布式终端场景下,只有保证用户使用的设备是安全可靠的,才能保证用户数据在虚拟终端上得到有效保护,避免用户隐私泄露。
    安全启动确保源头每个虚拟设备运行的系统固件和应用程序是完整的、未经篡改的。通过安全启动,各个设备厂商的镜像包就不易被非法替换为恶意程序,从而保护用户的数据和隐私安全。
    可信执行环境提供了基于硬件的可信执行环境(TEE,Trusted Execution Environment)来保护用户的个人敏感数据的存储和处理,确保数据不泄露。由于分布式终端硬件的安全能力不同,对于用户的敏感个人数据,需要使用高安全等级的设备进行存储和处理。HarmonyOS使用基于数学可证明的形式化开发和验证的TEE微内核,获得了商用OS内核CC EAL5+的认证评级。
    设备证书认证支持为具备可信执行环境的设备预置设备证书,用于向其他虚拟终端证明自己的安全能力。对于有TEE环境的设备,通过预置PKI(Public Key Infrastructure)设备证书给设备身份提供证明,确保设备是合法制造生产的。设备证书在产线进行预置,设备证书的私钥写入并安全保存在设备的TEE环境中,且只在TEE内进行使用。在必须传输用户的敏感数据(例如密钥、加密的生物特征等信息)时,会在使用设备证书进行安全环境验证后,建立从一个设备的TEE到另一设备的TEE之间的安全通道,实现安全传输,如下图所示。
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    正确地使用数据
    在分布式终端场景下,需要确保用户能够正确地使用数据。HarmonyOS围绕数据的生成、存储、使用、传输以及销毁过程进行全生命周期的保护,从而保证个人数据与隐私、以及系统的机密数据(如密钥)不泄漏。
    数据生成:根据数据所在的国家或组织的法律法规与标准规范,对数据进行分类分级,并且根据分类设置相应的保护等级。每个保护等级的数据从生成开始,在其存储、使用、传输的整个生命周期都需要根据对应的安全策略提供不同强度的安全防护。虚拟超级终端的访问控制系统支持依据标签的访问控制策略,保证数据只能在可以提供足够安全防护的虚拟终端之间存储、使用和传输。
    数据存储:HarmonyOS通过区分数据的安全等级,存储到不同安全防护能力的分区,对数据进行安全保护,并提供密钥全生命周期的跨设备无缝流动和跨设备密钥访问控制能力,支撑分布式身份认证协同、分布式数据共享等业务。
    数据使用:HarmonyOS通过硬件为设备提供可信执行环境。用户的个人敏感数据仅在分布式虚拟终端的可信执行环境中进行使用,确保用户数据的安全和隐私不泄露。
    数据传输:为了保证数据在虚拟超级终端之间安全流转,需要各设备是正确可信的,建立了信任关系(多个设备通过华为帐号建立配对关系),并能够在验证信任关系后,建立安全的连接通道,按照数据流动的规则,安全地传输数据。当设备之间进行通信时,需要基于设备的身份凭据对设备进行身份认证,并在此基础上,建立安全的加密传输通道。
    数据销毁:销毁密钥即销毁数据。数据在虚拟终端的存储,都建立在密钥的基础上。当销毁数据时,只需要销毁对应的密钥即完成了数据的销毁。

    二. 子系统架构

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    三. 关键技术

    华为鸿蒙OS的四大技术特性
      鸿蒙OS的设计初衷是为满足全场景智慧体验的高标准的连接要求,为此华为提出了4大特性的系统解决方案。

    1. 分布式架构首次用于终端OS,实现跨终端无缝协同体
        鸿蒙OS的“分布式OS架构”和“分布式软总线技术”通过公共通信平台,分布式数据管理,分布式能力调度和虚拟外设四大能力,将相应分布式应用的底层技术实现难度对应用开发者屏蔽,使开发者能够聚焦自身业务逻辑,像开发同一终端一样开发跨终端分布式应用,也使最终消费者享受到强大的跨终端业务协同能力为各使用场景带来的无缝体验。
    2. 确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统天生流畅
        鸿蒙 OS通过使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行优先级及时限进行调度处理,优先级高的任务资源将优先保障调度,应用响应时延降低25.7%。鸿蒙微内核结构小巧的特性使IPC(进程间通信)性能大大提高,进程通信效率较现有系统提升5倍。
    3. 基于微内核架构重塑终端设备可信安全
        鸿蒙OS采用全新的微内核设计,拥有更强的安全特性和低时延等特点。微内核设计的基本思想是简化内核功能,在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务,同时加入相互之间的安全保护。微内核只提供最基础的服务,比如多进程调度和多进程通信等。
        鸿蒙OS将微内核技术应用于可信执行环境(TEE),通过形式化方法,重塑可信安全。形式化方法是利用数学方法,从源头验证系统正确,无漏洞的有效手段。传统验证方法如功能验证,模拟攻击等只能在选择的有限场景进行验证,而形式化方法可通过数据模型验证所有软件运行路径。 鸿蒙OS首次将形式化方法用于终端TEE,显著提升安全等级。同时由于鸿蒙OS微内核的代码量只有Linux宏内核的千分之一,其受攻击几率也大幅降低。
    4. 通过统一IDE支撑一次开发,多端部署,实现跨终端生态共享
      鸿蒙OS凭借多终端开发IDE,多语言统一编译,分布式架构Kit提供屏幕布局控件以及交互的自动适配,支持控件拖拽,面向预览的可视化编程,从而使开发者可以基于同一工程高效构建多端自动运行App,实现真正的一次开发,多端部署,在跨设备之间实现共享生态。华为方舟编译器是首个取代Android虚拟机模式的静态编译器,可供开发者在开发环境中一次性将高级语言编译为机器码。此外,方舟编译器未来将支持多语言统一编译,可大幅提高开发效率。

    四. 参考资料

    通过以下材料可进一步了解:
    1)微内核和宏内核的差异,为什么鸿蒙选择微内核;
    2)方舟编译器的原理和作用,已经它所解决的核心技术问题。

    HarmonyOS鸿蒙操作系统的研发历程:微内核、方舟编译器、IOT生态等
    2019-08-19 18:49:28

    原作者:燚智能物联网小编
    简介
    上周,华为于开发者大会发布基于微内核的全场景分布式鸿蒙操作系统,同时宣布方舟编译器开源。从技术角度看,操作系统作为管理分配硬件资源、实现应用软件功能的重要载体,技术含金量之高决定了其”金字塔尖“的地位。从生态角度看,操作系统厂商更是相应产业生态的主导者。鸿蒙操作系统的推出,对华为、对我国自主可控进程的意义不言而喻。
    全文导读
    • 七年沉淀,发力“鸿蒙”
    • 1、ICT 领域之“大脑”,得系统者得天下
    • 2、早期鸿蒙雏形 LiteOS 就已体现华为发力 IoT
    • 两大核心要素 :微内核、方舟编译器
    • 1、鸿蒙微内核从底层即为物联网设计
    • 2、 方舟编译器是鸿蒙的取胜关键
    • 5G+IoT 时代的苹果
    • 鸿蒙将完善华为 IoT 生态,催化产业进程


    原文来自:物联网智库
    上周,华为于开发者大会发布基于微内核的全场景分布式鸿蒙操作系统,同时宣布方舟编译器开源。从技术角度看,操作系统作为管理分配硬件资源、实现应用软件功能的重要载体,技术含金量之高决定了其”金字塔尖“的地位。从生态角度看,操作系统厂商更是相应产业生态的主导者。鸿蒙操作系统的推出,对华为、对我国自主可控进程的意义不言而喻。
    本期的智能内参,我们推荐申万宏源的研究报告《华为鸿蒙操作系统全景解构》,全面解析鸿蒙操作系统的研发历程,技术特点和华为“5G+IoT” 时代的野心。
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    七年沉淀,发力“鸿蒙”
    1、ICT 领域之“大脑”,得系统者得天下
    操作系统(OS,Operating System)是管理计算机软硬件资源的“大脑”。常见 ICT系统包括硬件和软件两部分,软件又可分为操作系统软件和应用软件。其中操作系统是介于硬件和应用软件之间的一层重要部分,是管理分配硬件资源、实现应用软件功能的重要载体。
    操作系统在 ICT 领域扮演重要角色,其作用可从技术、生态两方面佐证:
    技术角度看,操作系统在程序运行的过程中起重要作用。 一般而言,软件程序的运行需要四大要素:程序设计语言、编译系统、操作系统、指令集。粗略理解:1)程序设计语言是编程的工具基础,包括常见的 C、C++、Java、C#等;2)编译系统的作用是将编写好的程序语言“翻译”成机器能够识别的二进制码;③操作系统是调度资源、执行程序的“大脑”;④指令集则决定了程序以何种方式来执行。
    可作以下类比:硬件相当于高速公路、铁路等基础设施资源,软件相当于驾驶员/旅客,而操作系统则相当于各种类型的交通工具。汽车、火车等交通工具借助公路、铁路等基础设施得以行驶,驾驶员/旅客在交通工具上方能到达不同目的地。操作系统则是向下对接硬件,使硬件资源的存在有实际意义,同时向上承载各类应用程序,得以实现各种应用功能;编译系统在程序运行的过程中,起到方向盘或导航仪的作用,将驾驶员(软件)的操作(程序指令)转化为车辆的位移(机器语言)。
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    ▲操作系统在程序运行的过程中起重要作用
    生态角度看,总结 Win-tel 与我国自主可控历程,操作系统厂商处于 ICT 产业链的核心环节 。Win-tel 联盟下,微软股价随 Win95、WinXP 等版本的发布屡创新高。1980s 微软与英特尔组成 Win-tel 联盟,使得 Windows 系统搭配 x86 的 Intel 处理器成为 PC 领域的绝对主流,二者结合后,在软硬件版本迭代、生产、销售等环节协同,一时形成“双寡头垄断”的格局。1995 年 Win95 的发布首创了“桌面”的概念,使人机交互界面更加友好;Windows XP 的发布进一步稳固了微软在操作系统领域的领先地位。
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    ▲Win-tel发展历程
    尽管芯片是 ICT 生态的底层核心,但 Windows 背后庞大的应用生态决定了微软对芯片商有较高话语权。微软于 2018 年公布 Win10 操作系统已拥有 3500 万个应用、超 1.75亿个软件版本,支持 1600 万个硬件/驱动组合。微软三十余年积累海量开发者,拥有庞大的应用基础,因此对芯片架构的选择拥有一定话语权。在 x86 以外微软已针对 ARM 架构推出新一代操作系统,英特尔以外的芯片商将受益 Win 生态的拓展。
    另外,ICT 领域自主可控不仅体现在以芯片为代表的硬件层,更需要操作系统带动生态可持续。“基础软件的短板主要在操作系统,芯片的短板主要在 EDA(电子设计自动化)设计工具等领域”。芯片层的创新与投入一直是产业与资本的关注重点,但持续研发需要商用以及操作系统带动应用软件同步推进,如果没有商用阶段的现金流再投资,则芯片层的创新难以持续迭代。
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    ▲国内已出现一批商用操作系统,且初具生态

    2、早期鸿蒙雏形 LiteOS 就已体现华为发力 IoT
    华为“鸿蒙”概念的公开时点虽受到外部环境影响,但实际已积淀大量商用经验。鸿蒙操作系统的发布时点体现重大意义,但并非是“从无到有”的过程,2012 年华为就已开发物联网操作系统 LiteOS,并在可穿戴设备、智能家居、车联网、LPWA 等领域应用,是鸿蒙操作系统的雏形。
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    ▲华为早在 2012 年就已开始研发名为 LiteOS 的物联网操作系统
    LiteOS 解决物联网应用成本、连接、安全三大痛点,体现华为早期就已探索布局 IoT领域 。
    (1)低成本、低功耗。物联网需要海量终端接入,且大多数边缘设备为小型化、可移动,因此对续航能力与单位成本提出较高要求。LiteOS 内核小于 10k,同时通过 MCU 和通信模组二合一的 OpenCPU 架构,能够显著降低终端体积和终端成本。且超低功耗,甚至 1 节 5 号电池可工作 5 年。
    (2)连接多样。物联网终端在不同场景下需要不同形式的网络连接,尤其进入到 5G时代后,对系统的连接性能和兼容性要求严格。连接拓展性能强,支持 6LoWPAN、WiFi、BTE、Zigbee 等多种协议,且设备间可以自组网、自发现、互操作,能够满足物联网应用的不同连接需求。
    (3)安全。物联网边缘计算需要“云”+“端”协同,互联互通后数据泄露成为物联网系统的重大隐患。LiteOS 以极小体积的内核实现了双向认证、差分升级、DTLS/DTLS+等机制。
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    ▲LiteOS 众多特性表明该系统专为物联网设计
    未来成熟商用的 LiteOS 将逐步融入鸿蒙操作系统,逐步增强鸿蒙生态的多终端开发能力。在鸿蒙之前,华为已形成 HiLink(连接标准)+LiteOS(操作系统)+芯片(算力)的IoT“三件套”体系。在这一体系下,华为 2C 的智能家居、智能手机、手表手环等设备出货量已累计超过 2 亿件,2B 的水电表、摄像头、单车等设备出货量已累计超过 1 亿件,拥有成熟稳定的商用方案。进一步 LiteOS 与鸿蒙结合,将在 IoT 领域形成强大合力。
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    ▲华为已形成 HiLink+LiteOS+芯片的 IoT“三件套”体系
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    两大核心要素 :微内核、方舟编译器
    鸿蒙从设计之初就为多终端(如边缘计算 IoT、服务器等)而生,微内核、方舟编译器作为鸿蒙操作系统生态的两大核心要素。
    微内核乃操作系统的一种结构形式,将系统实现各功能的模块化,更灵活,易于拓展、易于维护与更新迭代;编译器可视为人与机器的“翻译”,将人的程序语言翻译给计算机可理解并执行,是人与计算机之间实现沟通的桥梁。
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    ▲微内核、方舟编译器是鸿蒙生态的两大核心要素
    华为 10 年来在编译器与系统内核的布局演进,已经为鸿蒙操作系统和进军物联网做好了充足的铺垫。
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    ▲华为 10 年布局多终端系统,为进军物联网做好铺垫

    1、鸿蒙微内核从底层即为物联网设计
    微内核与宏内核相对应,是操作系统的一种结构形式。操作系统的核心功能包括文件系统、内存和 I/O 设备管理、CPU 调度等,宏内核即指操作系统将上述功能全部“打包集成”在内核里,不同的功能模块之间耦合度高,所以具有高效率的优点,代表系统包括 Linux、Unix 等)。微内核则将系统分为各个小的功能模块,仅将最核心的调度、内存管理功能保留在内核中,驱动、文件系统等以“外部模块”的形式与内核连接,相应的优势是易于拓展、易于维护与更新、稳定性高,代表系统包括 Windows、Mac OS X 等。
    微内核更适应复杂的程序功能,且能够更灵活地移植至不同硬件平台。微内核仅在操作系统的内核中保留最基本功能,大大降低了内核的开发难度;分布式思维,将非核心的程序和模块隔离在内核之外,因此当单一程序出现错误时不会影响系统整体功能;同时,微内核相比宏内核更易于移植,开发、更新周期也得以缩短。
    仿照第一部分,同样可作以下类比:若操作系统类比为车辆等交通工具,则不同内核结构相当于车辆的不同定制方式。宏内核相当于商用整车,而微内核则类似支持深度定制车。在行驶过程中,商用整车虽整体运行效率高,但如果某一部件出现故障,则需要专人、同款备件才能维修;而定制车的很多模块可替代性本身就非常强,且能够通过简单改装在不同路况下行驶(不同硬件环境)。
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    ▲微内核在结构形式上比宏内核更扁平化,也更灵活
    鸿蒙微内核从底层即为物联网设计。上述可知,微内核的最大特性是仅在内核中保留最核心功能,因此对于鸿蒙而言:连接实时性更好(响应时延降低 25.7%、时延波动率降低 55.6%),同时结合 5G 低时延场景,尤其适用于工业控制、智能交通等物联网领域;可以做到故障隔离,最大程度保证系统的稳定性与安全性,在 5G 超多连接场景下更能满足万物互联的要求。
    鸿蒙微内核体现分布式的特点,解决 IoT 生态协同的痛点。目前已有操作系统基本只对应于某一种硬件,如 Windows 对应 x86 PC、iOS 对应苹果手机等。但 IoT 时代终端种类数量极大拓展,难以针对每种硬件分别开发操作系统或应用程序,不同硬件终端的生态无法共享协同,开发效率低。而鸿蒙实现了硬件解耦,即可针对应不同设备进行弹性部署(例如智慧屏、穿戴设备、车机、音箱、手机等)。同时创新的分布式软总线使得拥有不同功能的硬件可以彼此协同。
    例如:传统的相机、电视、音响等设备原本相互独立;但在鸿蒙的分布式软总线下,这些设备被“虚拟化”成摄像模组、显示模组、外放模组,并成为有机整体,用户无需另行设置即可按需调用各种功能,硬件终端之间形成相互协同。
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    ▲未来基于微内核的鸿蒙操作系统将广泛应用于 IoT 领域
    微内核是 IoT 操作系统演进方向,鸿蒙微内核之效率、安全性业内领先。一般微内核系统,由于驱动、文件系统等进程被外置,各模块之间的通信需要经过内核“搭桥”,因而效率往往比宏内核要低。但鸿蒙微内核对进程间通信进行了高度优化,使得鸿蒙相比QNX、Fuchisia 效率提升 3 至 5 倍。此外,由于微内核的代码数量远远少于宏内核,因此鸿蒙能够以对每行代码进行充分的“形式化”的安全验证,显著提升了内核安全性。
    2、 方舟编译器是鸿蒙的取胜关键
    方舟编译器最早系华为于 2019 年 4 月在 P30 系列手机发布会上公布,但实际积淀十年,定位是多终端系统。华为早期表示方舟编译器将大幅提升手机端安卓系统的运行效率,而开发编译器其实是协助鸿蒙操作系统更深层次布局边缘计算、服务器等领域。
    对传统编译器而言,编译时点、跨语言编译是制约应用程序执行效率的瓶颈。应用程序的执行要经过字节码到机器码的转换,程序员在编程时使用上述 C、C++、Java、C#等程序语言,但硬件的执行逻辑是基于 0 和 1 的二进制。因此要让硬件能够“读懂”指令,就需要编译器把“程序语言”转译成“机器语言”。
    (1)编译时点:根据编译器工作时点的不同,编译方式可分为两种,但执行效率仍有提升空间。一种是“边执行、边翻译”,程序调用了某一句指令,编译器就实时将其转译为二进制码(早期版本安卓使用该方案,程序执行效率低下);另一种是引进高性能虚拟机(在安卓系统中为 ART,即 Android Run Time),在程序安装时或系统空闲时就提前将代码转译完毕,进一步提升了程序执行效率,但新的问题在于程序安装时间长。
    (2)跨语言编译:程序往往使用不同语言编写,对编译效率产生较大影响。例如采用Java 和 C/C++等多种语言混合开发的应用程序,在运行时需要借助通用接口来协调不同代码(即 Java Native Interface,JNI)。通用接口需要占用硬件资源,同时不同代码的协调本身就低效,所以传统编译器下跨语言应用的执行效率较低。
    方舟编译器对以上两大瓶颈的解决方案是:将编译过程提前至开发者环节。在安卓的体系下,一些复杂动态语义的编译仍需交由虚拟机完成。方舟编译器开发团队通过梳理 Java的动态语义,进行了大规模的数据建模,尤其是在跨语言编译时,大大提高了动态语义分析的精度;另外,华为设计了一套具有核心专利的动态语义匹配机制,有效降低了运行时动态语义的开销。最终结果是,方舟编译器能够在应用程序执行之前,就将 Java 代码编译成机器语言,极大释放了硬件资源,这一点对于多终端尤其是物联网边缘计算而言尤为重要。
    方舟编译器对开发者友好,利于形成良好生态。过去安卓等系统避免在开发者环节涉及编译,一大原因是为了降低开发难度,开发者只需完成代码编写即可,而无需考虑如何跨语言编译。但方舟方案下将编译过程提前至开发环节,并不增加开发者负担,相反开发者还能通过方舟预置算法进行代码优化,还可自行开发代码优化算法,未来代码优化甚至有可能迁移至云端。开发环境友好是鸿蒙搭建良好生态的重要因素。
    对于方舟编译器,也可类比如下:过去 ART 虚拟机搭配安卓系统,相当于经验丰富的司机驾驶传统的手动挡汽车;而方舟编译器搭配鸿蒙操作系统,则相当于搭载了 L4 级别自动驾驶的车辆,车辆行驶可以随时根据车况、路况灵活调整,保证所有乘客的乘车体验均为最佳。
    兼容 Java 和 C、C++等多种语言增强了鸿蒙即战力,并与自有麒麟、鲲鹏等硬件架构协同,形成类似 Win-tel 的软硬件格局。
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    ▲华为 IoT 已形成类似 x86 领域成体系的芯片家族
    因此综合微内核、方舟编译器两大要素看,鸿蒙生而为物联网设计,并非单纯以手机操作系统为主要阵地。一方面,对于华为成熟的手机业务而言,做系统容易,但建生态难,当前安卓和苹果已构建了几乎不可打破的生态系统,在条件允许的情况下继续使用安卓对于华为是一种资源节约。
    进一步更通俗地解释:对于开发者编写的不同程序,只需经过方舟编译器的处理,鸿蒙操作系统即可顺利执行;且微内核下的鸿蒙可移植于不同平台。这样的系统特性天然适配于物联网时代的海量终端与海量应用。
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    5G+IoT 时代的苹果
    苹果曾是 3G、4G 移动互联网时代成长的新兴巨头,回顾苹果的崛起路程,在生态、硬件、先发优势+持续创新三方面体现优势。
    1、生态。在苹果之前,微软曾于 1996 年发布可运行于手机的 Windows CE 操作系统;塞班于 2001 年发布 symbian S60 操作系统,一度获得诺基亚、三星、索尼爱立信、摩托罗拉、西门子等众多手机大厂支持,但由于 symbian 系统对开发者不友好、内核臃肿,在3G 时代到来后苹果抓住移动互联网的机会推出iOS,并搭建拥有高质量应用的 AppStore,强大的开发者生态不断增强苹果公司的生命力 。
    2、硬件。相较之前的手机品牌,苹果拥有体系完整的硬件产业链,且在上下游拥有极强的议价能力,并在手机之外推出 Macbook、iPod、iPad 等产品,不断拓宽硬件“能力圈”。在优质生态的基础上,紧密的硬件产业链一方面可以提升公司盈利能力,另一方面软硬协同也极大提升了方案本身的使用体验。
    3、 先发优势+持续创新。通过良性循环的生态+软硬件协同形成护城河之后,苹果不断前瞻移动设备领域的新技术、新应用,且能够持续迭代,逐步把持了行业的发展方向,最终成为移动互联网时代的一大巨头。
    但随着 C 端移动互联网红利见顶,苹果在 5G+IoT 时代增长乏力。随着技术演进,苹果近年来也暴露出一些问题:生态不如安卓开源;核心硬件受制于外部(比如基带依赖高通、英特尔);后续创新乏力(新款 iPhone 难言成功)。在 5G+IoT 时代,其他 ICT 厂商开始面临新的机会。
    产业互联网新蓝海下,“华为之于物联网”可类比“苹果之于移动互联网”。 生态。鸿蒙与方舟编译器将开源,拥抱海量开发者。以手机端为例,方舟编译器与超过 40 个高质量 App 合作,明显优化 Android 操作系统的流畅度。在更广泛的 IoT 领域,方舟编译器支持多语言统一编译,也支持混合编程,实现“一次编程,多端使用”,极大降低了开发者负担(例如对于某款应用,只需要一次性完成代码,就可以适配于手机、电视、车机等多种终端)。因此借助方舟编译器,鸿蒙将搭建完善的 IoT 生态。

    硬件。华为拥有强大 ICT 硬件基因,已推出从底层硬件到中间件、操作系统,再到到编译工具、应用软件的全栈软硬件方案。类比苹果产业链,华为内部已基本形成核心硬件环节的自研,例如新发布的前端昇腾 310+后端鲲鹏 920 的安防软硬标准化解决方案,又如自研基于鲲鹏 920 的 Taishan 服务器等全栈软硬件系统在山东移动 BSS 实现国产替代等。因此鸿蒙相比谷歌 Fushcia 等纯软件体现出硬件优势(苹果于 2019 年 7 月收购英特尔 5G 基带部门也体现自研芯片对系统生态的重要性)。
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    ▲包括网络芯片在内,华为海思已形成全系列芯片组平台
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    ▲华为全栈软硬件已在运营商 CRM 核心系统应用
    先发优势+持续创新。鸿蒙前身 LiteOS 早已推出,拥有商用经验和先发优势。物联网基础是网络,华为在 5G 领域的深厚积淀。例如,其于 2019 年初发布首款商用 5G 多模终端芯片 Balong 5000 和首款 5G 商用终端华为 5G CPE Pro。Balong 5000 在 Sub-6GHz频段实现 4.6Gbps、在毫米波频段达 6.5Gbps 的峰值下载速率,并支持 SA 和 NSA 组网,已经完全满足未来 5G 产业不同阶段的商业需求,相比行业标杆的高通 X50 已取得领先。华为 5G 技术的先发优势与持续创新是鸿蒙作为 IoT 多终端操作系统取得成功的保障。
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    ▲华为 5G 声明专利量排名居各厂商第一位
    操作系统意味着应用平台与流量入口。上述从生态、硬件、先发优势+持续创新三方面看,拥有操作系统将帮助华为在物联网领域拥有更强话语权,将沿苹果在移动互联网时代的路径,成长为 5G+IoT 的巨头。
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    鸿蒙将完善华为 IoT 生态,催化产业进程
    IoT 是华为在产业物联网时代的重要布局,华为主要聚焦于基础设施领域。海量低成本终端设备连接需要保证联接可管可控,且全网连续覆盖,以及端侧(终端)、传输、云端安全。华为多年深耕 ICT 基础设施,全栈软硬件保证 IoT 方案稳定性。据华为 2018 年全联接大会,华为物联网联接数超过 2 亿,每月增长 600 万联接,日均 API 调用超过 1.3亿,方案成熟度高。
    鸿蒙操作系统与华为“云+端”芯片形成强大合力,形成杀手锏应用。华为优质网络设备是 IoT 的连接基础,连接获得了大量数据,但只有通过智能分析才能够形成杀手锏应用。华为已在云侧和端测拥有昇腾、鲲鹏、麒麟等芯片,具备强大算力,叠加鸿蒙操作系统高效、灵活的执行能力,将培育大量高价值应用。
    车联网、智慧城市、工业是华为 IoT 的三大应用方向,目前三大应用成熟度各有不同,鸿蒙操作系统预计将在三大领域起催化作用。
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    ▲华为已培育车联网、智慧城市、工业三大 IoT 方向
    车联网:快速兴起的 IoT 场景。当前车联网更多是实现车与路的主动协同沟通,逐步实现从辅助驾驶到自动驾驶,并做到大大降低成本。基于 C-V2X,华为已拥有完整的车联网硬件体系,具体包括芯片、OBU 盒子、RSU 实现路边感知设备、云端搜集数据和数据处理的 V2X 服务器等。我们预计未来终端的前装和后装市场、定位与地图(华为已获得甲级测绘资质,未来鸿蒙+巴龙 5000 芯片+高精地图具有想象空间)、后端数据处理(鸿蒙+Taishan 服务器+鲲鹏芯片的强大算力组合)将是重要的产业方向。
    智慧城市:较为成熟,从互联网向物联网过渡。智慧城市是城市级网络接入、NB-IoT 广覆盖、低成本低功耗特点的体现,我们预计未来拓展方向包括智慧园区(鸿蒙+安防领域基于鲲鹏/昇腾的 Huawei HoloSens)、智慧家居(鸿蒙+基于鸿鹄 818 芯片的荣耀智慧屏)等。
    工业:5G 提供新机会。工业互联网痛点之一在于网络连接,痛点之二在于行业Knowhow。网络连接的难题将在 5G 商用与网络切片推广后迎刃而解,华为将是网络基础设施的核心供应商;对于行业 Knowhow,鸿蒙强调搭建生态圈,且具备开发者友好的特性,利于培育不同垂直行业客户并积累经验。此外华为已面向各行业推出“华为云 EI 智能体”,华为云已拥有超过 100 万开发者和企业用户4,初步形成良性生态。
    综上,鸿蒙操作系统的推出将对华为各业务板块产生积极作用,并推动 IoT 产业进程,预计华为产业链众多公司将受益。
    智东西认为,华为创始人任正非曾在接受法国媒体采访时详细介绍了鸿蒙操作系统。他表示,鸿蒙系统的处理延迟小于5毫秒,将完美地适应物联网,还能够应用于自动驾驶。现在,随着华为在全球开发者大会上正式发布鸿蒙系统,鸿蒙操作系统的神秘面纱也已被揭开。作为一款微内核面向全场景的分布式操作系统,鸿蒙诞生之初似乎就是为了物联网准备的,但是,一款操作系统的成功与否最重要的还是生态系统的搭建,未来,华为若想不负众望,在5G万物互联时代搭建起强大的生态系统,成为5G+IoT 时代的“苹果”,还需要加倍努力。

    本人更多内容请参考鸿蒙OS精品资料整理,持续更新中

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  • 工业信息化部在北京召开媒体通气会,表示将按照国务院的部署,与国家发改委一起牵头,组织各部门、各地方全力做好《促进大数据发展行动纲要》的实施工作,重点抓好我国大数据技术和产业的创新与发展,提升大产业...
  • 5.创新点和关键问题 6.学位论文研究的工作条件 7.学位论文研究的进度计划安排 8.参考文献 可行性分析在申请书和开题报告中都会用到 研究方法、技术路线、实验手段、关键技术 1、研究方法。说...
  • 5G:认识5G关键技术

    万次阅读 2018-09-27 23:52:40
    频带、空中接口协议功能可通过软件下载更新来升级,而不用完全更换硬件。 所谓软件无线电,其关键思想是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,各种功能,如工作频段、调制解调类型、数据格式、...
  • 5G:关键技术介绍

    万次阅读 2017-11-27 21:24:13
    毫米波关键技术   2016.9.25 19:37  4-2 毫米波的其他应用  2016.9.25 20:35  4-3 毫米波信道测量与建模  2016.9.28 9:33 5低时延高可靠技术 5-0 低时延高可靠技术  2016.10.11 19:30 ...
  • 知识图谱关键技术及行业应用解读

    万次阅读 2017-06-20 15:49:36
    本文来自公众号PlantData知识图谱实战(ID:KGPlantData),内容整理自胡芳槐博士6月9日北理工知识图谱实战学习活动上分享的《知识图谱应用关键技术及行业应用》。 今天我要分享的主题是知识图谱应用关键技术及我们...
  • 5G的关键技术与所面临的挑战

    千次阅读 2020-12-11 18:44:39
    5G的关键技术与所面临的挑战 首先我们先来了解5G到底是什么。“G”代表一年,每十年一个周期第五代移动通信技术(英语:5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation,简称5G...
  • 【5G】5G关键技术领域发展状况

    千次阅读 2019-08-07 23:28:27
    5G关键技术领域发展状况 当前 ,5G已成为全球业界研发的焦点。5G移动通信系统不是简单的以某个单一技术或某些业务能力来定义的。5G将是一系列无线技术的深度融合。它不但关注更高效率、更大带宽、更强能力的无线空...
  • 5G六大关键技术及未来发展趋势

    千次阅读 2020-12-29 00:00:00
    随着时代的快速发展,科学技术也不断创新以及改进,其中通信技术发展尤为迅速,为移动通信技术的更新换代提供条件支持。目前为止,通信领域最先进的技术是5G移动通信技术,预计会在2020年广泛使...
  • 如何构建创新文化——技术视角

    千次阅读 2016-01-15 15:13:38
    本文来源于我在InfoQ中文站翻译的文章,原文地址是:...TCE团队的使命是通过数据驱动的方式来确定出服务改进,并通过技术来创造价值,从而持续不断地满足客户与合作伙伴
  • 云计算数据中心网络的关键技术

    千次阅读 2012-05-01 16:59:33
    云计算数据中心网络的关键技术 发表时间:2012-4-24 黄大川 来源:万方数据 关键字:云计算 面向服务的架构 虚拟化 数据中心以太网 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享 简要介绍了...
  • 什么是5G?5G通信关键技术简介

    万次阅读 2018-05-19 22:15:05
    高通5G 向千兆移动网络人工智能迈进. 第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术,外语缩写:5G。也是4G之后的延伸。5G网络的理论下行速度为10Gb/s(相当于下载速度1.25GB/s)。 实施阶段 我国5G技术...
  • 大数据 AI 驱动创新实例分享

    千次阅读 2017-09-08 14:14:15
    关注微信公众号:GitChat 技术杂谈 ,一本正经的讲技术 传统企业创新流程的特点传统企业的管理模式决定了,他们的创新流程具有以下特点:自上而下传统的创新模式大部分都是自上而下的,很多的时候领导层不仅把方向...
  • 针对项目中对这些技术和软件的使用方法,进行了简单的介绍。主要注重实用性。理论性的内容介绍不全。
  • 柔性显示实现的关键技术

    千次阅读 2014-07-24 17:44:46
     柔性显示技术主要应用柔性电子技术,将柔性显示介质电子元件与材料安装在有柔性或可弯曲的基板上,使得显示器具有能够弯曲或卷曲成任意形状的特性,有轻、薄且方便携带等特点。按照使用的情况,柔性显示器可以分为...

空空如也

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关键技术和技术创新点