HCIA-HarmonyOS Device Developer V1.0 学员用书

HCIA-HarmonyOS Device Developer V1.0 学员用书 操作系统是物联网技术的重要组成部分，在一个物联网系统中，操作系统是管理物联网硬 件的核心程序，它进行了内存管理，系统资源配置，输入输出设备控制，网络与文件系统管理 等基本业务，同时操作系统也提供了一个用户与物联网系统交互的接口，用户可以在操作系统 上方便的管理与调用硬件。 纵观操作系统发展历程，每一个划时代的操作系统都带给了用户全新的交互方式。早期用 户与计算机系统的交流是通过命令行的方式，后来用户与计算机系统的交流可以通过用户界面 的点击与触摸，而目前阶段则又有了手势动作、语音、多设备协同等新的交互方式，随着计算 机技术的不断发展，用户接触到的智能设备数量也有了极大的提升，如何让一个资源有限的嵌 入式设备实现尽可能复杂的任务，是亟待解决的问题。 随着物联网技术的发展，智能设备已经涉足到生活的方方面面，但目前的智能设备之间还 是以简单的消息传输为主，并没有真正的实现设备之间的硬件资源共享，这并不利于充分发挥 设备的硬件功能，也就是说传统的操作系统难以真正实现万物互联的跨设备资源共享与设备间 的分布式调度。例如一个典型的分布式场景，用户在手机上打开的视频应当可以在电视上进行 视频播放，耳机上进行音频播放。 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，能够支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车 机等多种终端设备。 1.2 HarmonyOS 概述 1.2.1 系统定义 HarmonyOS 是一款面向万物互联时代的、全新的分布式操作系统。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， 能够支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机等多种终端设备。 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 技术架构如下所示。 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。通过内核抽象层 (KAL, Kernel Abstract Layer) 屏蔽多内核差异，对上层提供统一的基 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：HDF(Hardware Driver Foundation)硬件驱动框架是 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。通过该驱动框架，包括驱动加 载、驱动服务管理和驱动消息机制。旨在构建统一的驱动架构平台，为驱动开发者提供更精 准、更高效的开发环境，力求做到一次开发，多系统部署。 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 (Design For X)、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。 框架层为 HarmonyOS 应用开发提供了 Java/C/C++/JS 等多语言的用户程序框架和 Ability 框架，两种 UI 框架（包括适用于 Java 语言的 Java UI 框架、适用于 JS 语言的 JS UI 框架）， 以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架 API。根据系统的组件化裁剪程度，HarmonyOS 设备支持的 API 范围也会有所不同。