HarmonyOS与Android，Fuchsia操作系统对比

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2021-06-02

发表自话题：HarmonyOS 2

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1.三种操作系统比较

对于Android，Harmony，Fuchsia三个操作系统，将从以下三个方面进行比较：

1.1应用场景：

a.Harmony OS的适用范围大于Android OS，不仅可以用在手机、电脑上面，还可以用在智能手表、手环、智能屏幕、智能音箱、路由器等智能设备上面，未来也将会应用于耳机、VR眼镜等上面；

b.而Android OS只能用在智能手机上面；

c.Fuchsia OS也并非只面向智能手机或者平板电脑，而是打通智能家居、移动终端等各类智能嵌入式设备，要是说理念的话，和华为的鸿蒙系统差不多。

1.2特征：

1）Harmony OS与Android相比，有以下几个特征：

a.分布式架构首次用于终端OS，实现跨终端无缝协同体验。

b.Harmony OS有确定性延时引擎以及高性能的内部处理通信系统使其运行流畅，性能高，比Android OS快40%~60%。

c.Harmony OS因其微内核，其比Android OS 有更高的安全性，Harmony OS微内核的代码量只有Linux宏内核的千分之一，其受攻击的概率也大大降低。

d.统一的系统IDE支撑着开发人员只需要一次开发，便可以实现将应用部署到不同的设备上，Harmony OS使用的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。

2）Android OS是开源的，有强大的软件开发者的支持，软件兼容性好。

3）Fuchsia OS系统与当下Android相比，无论是存储器还是内存之类的硬件要求都大幅降低，可以看出这是一款面向物联网的家用电器用的系统。

1.3内核机制：

首先，Harmony OS基于微内核，Android OS沿用Linux宏内核调度机制，Fuchsia OS基于微内核Magenta （后期改名为Zircon）的新内核。Harmony OS面向全场景，能够同时满足全场景流畅体验、架构级可信安全、跨终端无缝协同以及一次开发多终端部署的要求，Android OS沿用Linux宏内核调度机制，是面向服务器负载的公平调度模式，难以保障用户体验。

2.Fuchsia OS 结构：

四层结构

第一层

也是最底下一层，是构建 Fuchsia OS 的基石，Zircon 内核，去年的新闻是叫 Magenta，但是后来改为了 Zircon 这个名字，这是一个由Google全新设计的新内核，主要处理硬件访问和软件之间的通信。

对于不太了解内核作用的同学简而言之，Zircon之于Fuchsia，恰如Linux之余于Android。Linux内核驱动了多个操作系统，很多操作系统构建在它之上，比如 Ubuntu、Android、Manjaro、ArchLinux、Debian、Red Hat、SUSE 甚至 Chrome OS ，所以我们也可以大胆预测，如果未来Fuchsia OS 发展良好， Zircon 内核也被证明好用，那么很有可能有更多的操作系统采用这一新内核。

第二层

也是直接构建在 Zircon 上的一层名叫 Garnet。 Garnet 包含各种操作系统所需的各种底层功能，包括硬件的驱动程序（网络，图形等）和软件安装。这一层最激动人心的事情是 Escher（图形渲染器），Amber（Fuchsia 的更新程序）和Xi Core，它是Xi文本和代码编辑器的底层引擎（今年早些时候已经发布了）。

第三层

Peridot 是接下来的这一层，主要处理Fuchsia的模块化应用程序设计， Peridot的另外两个主要组件直接用于模块。 Ledger 可以跨设备保存您在应用/模块中的位置，并同步到您的Google帐户。Maxwell 是一个更复杂的主题，需要更多进一步的深入研究，但是 Maxwell 极有可能是让 Fuchsia 充分施展魔力的点睛之笔，可以提前透露的是，Maxwell 的厉害之处包括 Kronk，也是大家熟知的 Google Assistant。

第四层

Topaz，是这个 Layer Cake 蛋糕的顶层，也是对开发者和用户直接影响最大的一层。Topaz 提供 Flutter 支持，而有了Flutter 的支持，各种华丽的应用程序，可以帮助充实地提供日常使用的功能齐全的应用程序。比如，现在最令人印象深刻的当然是 Armadillo UI，它是 Fuchsia 主要用户界面和主屏幕。

可以做一个类比，Topaz 这一层在 Android 中可以找到一个对照，这将是你的必备应用程序，如联系人，音乐，文件管理器和文本编辑器 Xi（Topaz中的可视前端连接到Garnet的后端）。即使没有你需要的东西，你也可以简单方便地安装。

3.安卓OS结构

Android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层。

4.鸿蒙OS架构

5.微内核与宏内核的相同点和不同点：

以下资料来自：HarmonyOS鸿蒙操作系统的研发历程：微内核、方舟编译器、IOT生态等

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）。

▲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。

▲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。

编辑：hfy

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