荔枝今天在这里对华为的鸿蒙操作系统做了一些研究，在此和大家分享一下，看看你们对换华为手机有没有什么帮助。
一、认识鸿蒙
国内在计算机基础核心领域缺乏建设树，一直没有自主知识产权操作系统。以前还有汉核、红核浏览器等假事件太多，好像现实世界的“狼来了”。中国人对宣传自主知识产权的任何产品都戴着放大镜去看。鸿蒙是普遍的概念。鸿蒙不仅是操作系统，也是生态系统。鸿蒙这个词在不同的场合是不同的。华为官方IDEEEDoEcoStudio的应用程序模板显示，目前鸿蒙支持的设备有手机、平板电脑、电视、手表、汽车、相机等小型家电各种技术堆栈开发的应用支持的种类不同。Java类型的应用程序支持的设备类型最丰富，JS类型的应用程序其次，C++应用支持的类型最少。
这些设备大致分为嵌入式和非嵌入式两种。根据应用程序所需的内存大小，可分为L0-L5的6个级别:
在嵌入式领域，鸿蒙指是一款嵌入式操作系统，鸿蒙的核心为LiteOS，系统只能在配套的硬件（开发板）上运行，并非通用的操作系统，OpenHarmony是其对外开源的版本，在年9月在gitee上开源OpenHarmony1.0，关于这款系统华为自身的文档比较欠缺，这里有较为详细的开发者文档。
在非嵌入式领域，鸿蒙指的是一款叫鸿蒙的手机操作系统，最近网上热议的“此应用专为旧版鸿蒙打造”令人疑窦丛生。
总的来说，鸿蒙绝不仅仅指的是操作系统，华为的野心也绝不止于此，华为是要打造一个叫鸿蒙的生态，我们不排除未来会有鸿蒙SDK植入其它厂商的设备，使这些设备也具备运行鸿蒙应用的能力，甚至是运行在传统的Windows、Linux上的设备，那么这些设备也可以说是一个鸿蒙设备，是鸿蒙生态的一部分。
二、鸿蒙核心
1、多设备兼容
即开发出来的应用，可以覆盖多种类型的设备，屏蔽底层OS的差异，类似目前火热的Flutter所解决的问题。
2、卡片式应用
在多设备兼容的基础上带来一致的，高性能的交互体验。可以理解为跨设备，跨平台，跨网络的轻量Widget。
3、总软线
在以上两点的基础上，降低设备间互联互通的门槛。主要基于以下三点改进：
（1）设备间的发现和连接：从手动发现，进化成自发现：
（2）多设备互联后的组网技术：软总线组网-异构网络组网：
（3）多设备多协议间的高效传输技术：
4、通信安全
要实现设备间的互联互通，那么安全无疑是特别重要的环节。这里的问题是如何保证正确的人使用正确的设备，消费正确的数据。即要解决如下三个问题：
（1）如何保证消费者对设备的鉴权是安全的，保证设备是原厂生产，没有被篡改的？（正确的设备）
（2）如何保证消费者操作设备数据是安全的？(正确的人)
（3）如何保证消费者数据安全?（正确使用数据）鸿蒙在系统和数据通信安全方面有较为完善的考虑。
三、系统层分析
基于鸿蒙已经开源的openharmony源码统计，openharmony包含C代码2KW行，C++W行。
1、内核部分
鸿蒙宣传的微内核，并未说明是哪个鸿蒙，华为目前已经发布的内核包括：1、Linux面向手机(L5级别设备)2、LiteOS-a面向有MMU的设备(=L1级别)3、LiteOS-m面向无MMU的嵌入式设备(L0级别)
目前行业内对内核进行分类主要是：
微内核优点：1、代码量小，可以形式化验证，可以减少bug量，几乎可以0bug，另外更加方便移植。
2、各个系统组件或者服务如果存在问题可以直接重启服务，减少核心组件异常对整个系统的破坏，并按需组织系统服务。
3、各组件可以按需加载（现在宏内核也支持模块动态加载卸载）。
4、可以规避GPL协议。
微内核缺点：
1、所有资源获取都需要通过IPC，IPC又必须陷入内核，所以会导致频繁的陷入内核，或者多次拷贝，导致性能下降。当然IPC通信效率随着深入研究与技术发展逐步提高。
2、对于中断响应，需要映射到用户空间再处理，效率较低。
3、大量使用某些系统服务的时候，会导致进程上下文切换，增加系统负担。
而目前开源出来的鸿蒙代码LiteOS-a按照业界对内核分类依旧是宏内核。至于华为是否存在微内核但没有开源，还是在实现鸿蒙过程中，又重新选择了宏内核，我们不得而知。
1.1LiteOS-M
LiteOS-M和HW以前开源的LiteOS基本相同，进行部分结构性调整，当前只适用于cortex-m3、cortex-m4、cortex-m7、risc-v芯片架构，是纯粹的RTOS系统，通过KAL与上层服务匹配。
1.2LiteOS-A
LiteOS-A是HW基于LiteOS进行演进的，进行多进程，多核，虚拟内存，IPC等重新封装，尽量类似于Linux，但是尽量简化内核实现。OpenHarmonyLiteOS-A内核架构图：
LiteOS-A是HW基于LiteOS进行演进的，进行多进程，多核，虚拟内存，IPC等重新封装，尽量类似于Linux，但是尽量简化内核实现。
多核：全局链表、所有CPU共享，支持空闲轮询调度（不支持负载均衡），可支持亲和设置，可绑定核运行。
虚拟内存：内核静态映射，静态映射提升虚实转换效率，最有区间分布（０－１G用户空间，１－４G内核空间，减少用户态进程页表项），用户态通过缺页异常按需获取内存。
进程通信（IPC）：支持标准的posix进程间通信，如Mqueue,pipe,fifo.signal。同时添加了LiteIPC（类似与Androidbinder但是简单得多），ROM和RAM占用不超过30K，达到轻量，基于白名单控制的服务访问权限，提升安全，通过内存映射实现单次拷贝，实现高效。
系统调用：通过MUSL实现系统调用支持syscallAPI和VDSOAPI。VDSO是减少系统调用开销的方式，Linux也支持。保证服务与内核分离。并且服务和应用不能随意访问内核。
权限管理：进程粒度的权限划分与管理，完成DAC访问控制，以进程UID的配置，灵活划分文件资源归属与管控，提供UGO（user,group,other）的权限分配，满足基本的文件共享需求和Posix规范。
虚拟文件系统：VFS管理根目录，挂载点内目录有FS管理。通过BCache和PCache提升文件系统读写速度。
POSIX标准库：基于MuslC的posix标准库，当前支持+的标准Posix接口。用户态使用全量Musl，C++使用libC++，内核使用部分Musl。
以上特性都基本上基于Linux的简化版本，保持内核小型化，并且尽量拥有Linux的功能特性。
1.3Linux
鸿蒙OSLinux内核基于Linux4.19版本内核，添加如下功能。
CVE补丁
OpenHarmony特性
HDF驱动、binderipc转发功能等特性支持。
特定芯片架构驱动补丁（比如HiDV）
vendor厂商提供的特定芯片架构驱动代码：
hisi_linux-4.19_hos_l2.patch:在HiDV芯片上支持arm架构的内核启动（DTS等）及对应的drm/mmc等驱动的支持。
2、子系统
openharmonyLiteOS-A包含如下子系统：
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。
3、多内核支持
如上图所示，对于鸿蒙OS，其可以支持各种内核（目前支持Liteos-m,LiteOS-a,Linux）。其通过KAL层对上层提供统一的API接口能力。
我们可以清楚的看到KAL支持统一是通过支持POSIX和CMSIS（针对armCotex-m的抽象，做到在RTOS层面的尽量统一）对底层内核进行统一封装。做到基于上层API的程序可以在相应的CPU下编译通用，强调只能编译通用。
其中兼容POSIX的库是Musl-libc。该库是一个轻量级的C标准库，设计作为GNUClibrary(glibc)、uClibc或AndroidBionic的替代用于嵌入式操作系统和移动设备。它遵循POSIX规格和C99标准，采用MIT许可证授权，使用Musl的Linux发行版和项目包括sabotage，bootstrap-linux，LightCubeOS等等，然后通过HDF来统一驱动模块的编写调试过程。以此来兼容驱动设备。
POSIX表示可移植操作系统接口（PortableOperatingSystemInterfaceofUNIX，缩写为POSIX），POSIX标准定义了操作系统应该为应用程序提供的接口标准。POSIX标准意在期望获得源代码级别的软件可移植性。换句话说，为一个POSIX兼容的操作系统编写的程序，应该可以在任何其它的POSIX操作系统（即使是来自另一个厂商）上编译执行。
CMSIS（CortexMicrocontrollerSoftwareInterfaceStandard）标准，它是ARM同各个微控制器供应商、工具供应商和软件解决方案一起开发的Cortex微控制器软件接口标准。它使得微控制器和软件供应商可以使用一致的软件结构来开发Cortex微控制器的软件。
4、HDF驱动架构
OpenHarmony驱动主要部署在内核态，当前主要采用静态链接方式，随内核子系统编译和系统镜像打包。
驱动框架交互流程
如上图所示，发布设备服务，即在VFS创建固定的目录或者设备节点，并且通过HDI进行抽象。
下列是相关系统的适配层，让相应的内核支持HDF能力。然后驱动开发工程师通过 drivers_framework 提供的相关框架能力，编写HDF支持的各种驱动，所以HDF统一驱动，是建立在对各种内核集成的HDF 内核支持驱动作为转换层。所以如果有新的内核需要适配，那么khdf需要根据相应的内核，进行移植，具有较大工作量。
相关源码目录是：
下图是HDF-Framework层。用于支持HDF统一驱动的开发，加载生效或者卸载。
通过代码中的uhdf/uhdf2可以看到，鸿蒙OS也在尝试将部分驱动放入用户空间，也就是向微内核（或者混合内核）方向演进。但如果是使用Linux内核，通常也可以使用标准的Linux内核驱动模型编写驱动。只是不方便移植到其他的鸿蒙非Linux内核的设备。不过不同的设备，其CPU与外设可能并不相同，分别编写也可能。
四、软总线分析
鸿蒙提供的标准软件总线框架图：
主要代码目录如下图，lite和standard有一定差异。针对lite设备，只有发现，认证传输。
针对标准系统，则添加了组网，并且以client(SDK目录)+Server(core目录)的方式设计。
软总线的时序图如下，Module可以看成分布式调度服务等，即其他使用软总线的模块。
对于pubulicService对服务进行发布，实际同时对软总线进行初始化。（前提是WiFi已经接入了WiFi的局域网）
传输在上面的publicService过程中创建的会话服务CreateSessionServer（）就是后续进行基于session会话服务的基础。调用者并不需要关心IP等，只需要使用创建的sessionID进行通信即可。
g_sessionMgr-serverListenerMap[i]用于存储session。SessionListenerMap结构中，最重要的是listener成员：onSessionOpened，是在会话创建时被回调的函数。
onSessionClosed：是在会话结束时被回调的函数。
onBytesReceived：是会话的数据到达的回调函数，注册的模块可以通过这个函数接收会话的报文，按照自己的格式进行解析，并执行会话要求的动作。例如：在分布式调度模块中，接收的数据解析后，可能是START_FA的命令。
相关的代码：
在StartBus()函数会调用StartSession()函数创建基于TCP的socket的会话管理服务。
循环监听服务来连接，数据传输。
简单总结，就是软总线的传输，是基于COAP发布服务，等待超级终端通过softbus的session进行传输。当client要访问某个设备（可以是远程，可以是本地）的服务，首行连接远程服务的session服务器，并发送数据。远程的session服务通过onBytesRecived接收到数据，并回调给module。而是用module的目的。发送数据调用SendBytes，就可以基于sessionID发送。
这个过程中，module也好，还是远程client的应用也好，都不需要知道服务在哪个地方，有软件总线进行处理即可，目前服务的发布只支持WiFi下的COAP。
在代码中可以看到，未来支持的软总线设备有BLE，COAP，USB三种类型。
我们推测软件总线之下应该还有一个针对复杂设备支持多层连接的适配层，以便屏蔽底层差异（当前只开源了WiFi和BT），包括支持上述设备的组网，路由以便构建一张局域网。根据当前的开源代码来看，主要还是基于wifi的局域网连接，其他形式自组网还未看到，但华为在通信这块有很深的功底，我们这里相信这个目标可以达成。
基于目前公开的信息，软总线架构推测如下图：
五、应用层分析
我们分别编写了鸿蒙的JS及Java应用，结合开放出来的部分源码及文档，对App安装包进行了简单的逆向分析。
1、开发环境
官方IDEDevEcoStudio是基于开源的intellij的改造，能够用于本地调试的模拟器只支持JS应用。Java应用截止目前只支持远程模拟器（所谓分布式模拟器）不支持本地模拟器。运行远程模拟器都需要账号密码登录，账号密码需要注册华为ID并实名认证，而实名认证需要上传身份证照片或者银行卡资料，远程调试由于网络和资源分配原因并不流畅，流畅度和画质方面不尽人意，开发体验有点儿糟糕。
当然如果有真机，也可以使用真机进行开发调试，但华为这里又设了两道门槛，开发鸿蒙应用需要双重签名认证，除了应用本身的签名，还要对应用工程进行签名。这两个签名都需要在鸿蒙开发者网站上注册，生成相应证书后方可安装到真机，步骤相当繁琐。笔者搞这个签名走各种注册流程前后耗时一小时，对开发者不是很友好，好在配置完成后，后续可以直接使用，算是一次性劳动。
2、应用框架
鸿蒙应用UI框架有两套，支持Java、JS，IDE里有默认的模板。这两套框架的区别是，Java框架只支持鸿蒙Android系统，JS应用既支持鸿蒙Android系统，也支持鸿蒙嵌入式系统。鸿蒙JS应用在鸿蒙Android上是套了个Android应用的壳，这个壳会构建一个类似小程序的渲染环境，转换为Android的原生控件渲染，下文有展开分析。JS应用相比Java应用，在排版能力，扩展性，兼容性方面存在一定的局限性，更适合做信息展示类的应用。
3、应用格式
无论是js应用还是java应用，代码最终编译出来包均为hap后缀，这个hap是未经hack的zip格式，可以使用标准的zip解压工具进行解压。
具体hap包的具体安装使用上，SDK提供命令行工具hdc：
hdcshellamforce-stop