前言

• 本章主要介绍HarmonyOS分布式操作系统的概念、关键技术与能力以及HarmonyOS典型的应用场景。

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目标

• 学习完成本课程后，您将能够：
  • 了解HarmonyOS的相关概念和产品定位；
  • 了解HarmonyOS的技术架构；
  • 了解HarmonyOS的关键特性。

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一、HarmonyOS简介

1.1、初识HarmonyOS

• HarmonyOS 是一款面向万物互联时代的、全新的分布式操作系统。
• 与市面上传统系统（window, 安卓，IOS，塞班等）的差异：
  • 在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，能够支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等多种终端设备。

1.2、HarmonyOS典型应用场景

• HarmonyOS以手机为核心，构建1+8+N全场景应用。
  • 常用8种场景有：PC、AI音箱、耳机、VR/AR眼镜、车机、智慧屏、手表、Pad.
  • N种场景为IOT产品。

• PC+手机构建具有强大通信能力、高效人机交互和丰富应用生态的新设备。
• 手机+手表跨设备业务流转，开创新的生活方式。

二、HarmonyOS架构与安全

2.1、HarmonyOS架构

名词解释：

• HDF, Hardware Driver Foundation，硬件驱动框架，用于提供统一外设访问能力和驱动开发、管理框架。

• KAL , Kernel Abstract Layer, 内核抽象层，屏蔽多内核差异，为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、网络管理以及外设管理等。

• FA , Feature Ability,在FA模型(已经不再主推)中代表有界面的Ability，用于与用户进行交互。

• PA ,Particle Ability，在FA模型(已经不再主推)中代表无界面的Ability，主要为Feature Ability提供支持，例如作为后台服务提供计算能力，或作为数据仓库提供数据访问能力。

• HarmonyOS整体遵从分层设计：从下往上依次为：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，在多设备部署情况下，根据需求裁剪非必要的子系统或者功能。

2.1.1 内核层

内核层主要包括内核子系统和驱动子系统。

• 内核子系统：HarmonyOS采用多内核设计，支持不同资源受限设备选用适合的OS核。内核抽象层通过屏蔽多内核差异，对上层提供基础内核能力，包括：进程/线程管理、内存管理、文件系统、网络管理以及外设管理等。
• 驱动子系统：硬件驱动框架(HDF)是HarmonyOS硬件生态开放的基础，提供统一的外设访问能力、驱动开发、管理框架。
  • 统一驱动框架优势：驱动与内核解耦，支持运行动态加载，让更多的IOT设备接入超级终端。
    • 通过平台、系统接口解耦，构建统一的驱动平台底座，兼容Linux、LiteOS等不同的内核；
    • 支撑百K级~G级容量的1+8+N设备的部署；
    • 根据不同的设备形态，支持用户态部署和内核态部署；

2.1.2 系统服务层

根据不同设备形态的部署环境，各个子系统集可以按子系统粒度裁剪，子系统内部又可以按功能粒度裁剪。

2.1.3 框架层

• 框架层为HarmonyOS应用开发提供：
  • 用户程序框架：支持Java/C/C++/JS等多种语言；
  • Ability框架：应用所具备能力的抽象；
  • 两种UI框架：适用于Java语言的Java UI框架和适用于JS语言的JS UI框架；
  • 多语言框架API：支持多种软硬件服务对外开发的语言框架；
• 根据系统组件化裁剪程度，HarmonyOS设备支持的API也有所不同。

2.1.4 应用层

• 应用层包括系统应用和扩展/第三方非系统应用；
• HarmonyOS应用分为一个或者多个FA或者PA组成。
  • FA有UI界面，提供与用户交互能力；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；
  • FA在进行用户交互时所需的后台数据访问也需要对应的PA提供支撑；
  • 基于FA/PA开发的应用，能够实现特定的业务功能，支持跨设备调度和分发，为用户提供统一致、高效的应用体验。

2.2、HarmonyOS安全

• HarmonyOS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”，HarmonyOS通过以下三个方面来实现协同身份证：

    • 协同互助认证
    • 零信任模型
    • 多因素融合认证

  • 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”，HarmonyOS通过以下三个方面来确保设备的可靠：

    • 设备证书认证
    • 安全启动
    • 可信任环境

  • 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”，HarmonyOS围绕数据生成、存储、使用、传输依据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（如秘钥）不泄露。

3、HarmonyOS关键特性

• 通过分布式终端相关技术，对终端虚拟化成分布式API接口，为应用程序调用，形成多个分布式终端功能集合，就是“超级终端”。
  
• 硬件互助，资源共享关键技术
  • 分布式任务调度
  • 分布式数据管理
  • 分布式软总线
  • 分布式设备虚拟化
• 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。
• 统一OS，弹性部署
  • 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：选择配置图形框架中的部分控件。
  • 支持组件间依赖关联（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。

4、HarmonyOS生态

5、思考题

1.（多选题）HarmonyOS系统主要分为（）。
    A. 内核层
    B. 系统服务层
    C. 框架层
    D. 应用层

2. （多选题）HarmonyOS的UI框架支持以下哪些语言？
    A. JAVA
    B. JS
    C. PHP
    D. Python

3. （判断题）通过HarmonyOS的分布式数据管理技术，能够让开发者轻松实现全场景、多设备下的数据存储、共享和访问。（）
    A. 正确
    B. 错误

4. （多选题）HarmonyOS支持根据（）来实现组件弹性部署。
    A. 硬件价格
    B. 硬件形态和需求
    C. 硬件资源情况和功能需求
    D. 编译链关系

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