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一文分析了华为鸿蒙系统的技术优势

鸿蒙系统HarmonyOS 2021-04-23 14:27 次阅读

操作系统是软件行业的核心。PC 时代,微软一家独大,是最大赢家。而到了移动互联网时代,安卓和苹果占据了手机操作系统市场,形成了双寡头格局。近期,华为加快推出了自主研发的操作系统“鸿蒙”,该系统一经推出,就挑动着全国人的神经。

东兴证券发表了操作系统行业深度报告,分析了华为鸿蒙系统的技术优势,并试图回答两个问题:1、华为鸿蒙系统能够战胜安卓么?2、华为鸿蒙未来最大的机遇在哪?

以下为该报告的亮点:

一、鸿蒙系统两大技术优势

从目前已知信息,华为鸿蒙系统的核心技术优势主要在于两点:1、微内核;2、方舟编译器:

1、微内核

目前,安卓系统采用的是宏内核。宏内核是把所有系统服务都放到内核里,包括文件系统、设备驱动、虚拟内存管理、网络协议栈等。

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随着操作系统越来越复杂,内核里面的东西也越来越多。宏内核的问题逐渐暴露出来,具体包括以下:

操心系统代码量庞大,漏洞防不胜防。以linux2.6 内核为例,超过1100 万行代码。代码量越大,潜在漏洞量越多。超过1100 万行的代码带来的潜在漏洞防不胜防。

大量服务、硬件驱动都在内核中,导致操作系统可扩展性差。由于所有系统服务都在宏内核系统中,要适应不同的硬件需要修改许多系统服务。这导致宏内核系统的适配性很差,尤其是在硬件规格差异极大的物联网终端上。

于是,微内核应运而生,其核心思想是简化内核功能,内核只提供最基础的系统服务,其他系统服务统统都放在内核之外的用户态来实现。比如内核中只保留多进程调度、多进程通信(IPC)等服务。其他系统服务例如文件系统、POSIX 服务、网络协议栈甚至外设驱动都放在了用户态中来实现。

华为鸿蒙系统采用的是微内核。相比于宏内核,微内核带来了很多新的优势:

高安全性。微内核的代码量大大减少,带来了更高的安全性。有的微内核仅有1 万行代码,可以实现形式化证明,从数学上论证代码的安全性。

高可靠。微内核的内核非常稳定,具有高可靠性。众多系统服务都运行在用户态模块上,并不影响系统稳定性。

高扩展性。由于众多系统服务都转移到了用户态服务模块上,可以方便地根据终端需求进行按需剪裁和添加,实现了高扩展性。

高可维护性。用户态模块可以彼此独立的启停、卸载和升级。

支持分布式计算。用户态服务模块都是独立运行的,天然支持分布式计算。

2、方舟编译器

当前 Android 平台的绝大多数应用是使用 Java 语言写的,CPU 只能理解汇编指令,因此需要一个虚拟机(Virtual Machine,简称 VM),它包含翻译器和编译器,把 Java 高级语言转换成机器能懂的语言。但是,VM 的存在会导致程序运行变慢甚至卡顿,包括 VM 的统一回收内存垃圾也会带来卡顿。

华为编译器最大的优势在于,它绕过了 VM。换句话说,通过方舟编译器,开发者的应用在下载之前就已经转化成为机器可以识别的代码,因而可以在手机上快速安装、启动和运行,而无需在经过 VM 的编译——某种程度上,方舟编译器是将编译过程提前到应用开发阶段,从而大幅度减少了智能手机和操作系统的运行负担。

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按照华为方面的说法,采用华为编译器之后,提升效果如下:EMUI 9.1 仅仅对系统组件 System Server应用了方舟编译器之后,系统流畅速度提升了 24%,系统响应速度提升了 44%;第三方应用(目前采用了新浪微博极速版)的操作流畅度提升了 60%。

总之,方舟编译器的价值是提升了为安卓系统编写的Java 代码的运行效率。如果华为要另起炉灶做新的操作系统,仍然需要第三方应用开发者做大量的代码重新编译。因此,希望依靠方舟编译器实现新操作系统的无缝对接是不可能的。

另外,就算在安卓系统内,要想实现方舟编译器的理想效果,仍然需要一定量的代码改造。首先需要第三方的应用开发者采用方舟编译器对自家的 App 提前进行改造,从而能够上架华为应用商店。

二、如何战胜安卓

华为的鸿蒙系统比现有安卓系统具有一定的技术优势。然而,操作系统最重要的是整个生态系统的搭建,需要大量第三方软件厂商、开发者和用户的彼此互动才能够形成强大的生态系统。

因此,我们需要回答的问题就是:华为鸿蒙系统能否依托技术优势搭建起战胜安卓的生态体系呢? 对此,我们可以从操作系统的历史中寻找借鉴之处。

1、IBM 和微软的操作系统之争:OS/2 的失败

1981 年,IBM 发布了 PC 机,并开放了整个软硬件架构。那时, IBM 是事实上的 PC 机行业标准。

然而,IBM 最大的败笔是操作系统外包给微软等公司去做。微软逐渐在操作系统之争中胜出,成为几乎所有 IBM 兼容机的操作系统提供者。

后来,IBM 逐步意识到微软的威胁,希望能够收回对操作系统的控制权。当时的 IBM 是PC 机行业标准的制定者。有众多的软件厂商愿意追随它,在新推出的操作系统上编写软件。当时看起来,IBM 有很大希望能够拿下操作系统的控制权。

除此之外,IBM 的新操作系统还有一项微软没有的杀手锏:图形用户界面(GUI)。微软的操作系统 MS-DOS采用输入指令方式操作,复杂难用。1984 年,苹果率先推出了GUI操作系统,受到了用户的热捧。如果能够抓住机会推出用户都喜欢的GUI操作系统,将带给了 IBM 一个超越的机会。

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终于,到了 1987 年,IBM 推出了自己的首个操作系统 OS/2 1.0,并在 1988 年推出了 OS/2 1.1,采用了类似于 Mac 的华丽 GUI。市场反应非常强烈,初始购买量猛增,OS/2 似乎大有起飞之势。

然而,人们很快发现了 OS/2 的众多问题:

OS/2 许多基本功能都很欠缺。比如,OS/2 居然不支持打印。

虽然有许多软件厂商跟随 IBM 推出了基于 OS/2 的第三方软件,但是由于改写代码工作量庞大,众多软件厂商都没有选择跟进。

IBM 和康柏、戴尔等 IBM 兼容机厂商有直接竞争关系。新的 OS/2 试图强化 IBM 的控制权,其他 IBM兼容机厂商都没有跟进 IBM 的 OS/2,而是依然和微软站在了一起。

在经历了初期的热潮之后,OS/2 并没有得到用户的认可,人们依然在购买微软的 Windows。1992 年,IBM发布了 OS/2 2.0。OS/2 2.0系统强于同时期的windows,拥有 32 位的操作系统,强大的面向对象的用户界面。然而,OS/2 的生态系统依然嬴弱,销量不见起色。

等到 1995 年,微软推出划时代的 Windows 95,将 OS/2 彻底击败。微软的 Windows95 占据了超过 95%的市场份额,苹果占据了 4%,包括 IBM 的 OS/2 在内的其他操作系统仅占据了 1%的市场份额。IBM 的 OS/2操作系统以失败告终。

2、IBM 和微软之争的启示

IBM 的OS/2 失败带来的启示就是:后来者基本不可能颠覆掉一个已经构建完整的操作系统生态。如果我们把当年的IBM 和今天的华为相比较就会发现:

IBM 在当年的PC 机行业拥有更强的实力。IBM 是PC 机行业的标准制定者,从产品、品牌、技术到行业地位都是最好的。相比之下,华为虽然是国产手机第一大品牌,但是仍然排在苹果和三星之后,相对实力要逊于当年的IBM。

IBM 推出的操作系统要领先微软若干年。而且图形用户界面则带来了完全不同的用户体验,对消费者的触动更强。华为的技术优势主要体现在能够实现更快的速度,对用户的触动要弱一些。

IBM 对第三方软件厂商的吸引力更强。当年的IBM 在IT 产业具有崇高的地位,众多的软件厂商都迷信IBM 的实力,愿意帮助其开发第三方软件。如果华为要推出鸿蒙手机操作系统,则海外市场的厂商支持力度很难保证。在中国市场预计能够得到众多国产软件厂商的大力支持,但是短期内仍然很难建立起媲美安卓的软件生态供用户使用。要知道,Android 已有超过20 亿台设备和超过300 万个应用程序。

因此,我们判断在整个智能手机市场已经进入成熟期时候,推出一个新操作系统会非常困难。既然拥有更强大竞争优势的IBM 仍然输给了原有操作系统霸主微软。那么华为鸿蒙系统用于手机操作系统,预计也很难获得商业上的成功。

三、鸿蒙未来的机遇在哪?

1、 谷歌让如日中天的微软也黯然失色

在微软已经霸占了 PC 机操作系统的时候,后来者如何去做呢?谷歌给出了一个绝佳的答案:寻找新的大机会,在其他人没有意识到之前抢先占领,成就自己的伟业。

2006 年,中国提出“核高基”专项,重点之一就是操作系统,希望能够打破微软的垄断。一帮国内公司利用 Linux 为基础开发出了许多国产操作系统,如红旗、普华、中标麒麟、思普等,但都以失败告终。

与此同时,谷歌同样利用 Linux 在开发一套叫做 Android 操作系统。开发安卓系统的原来公司名字就叫做 Android,谷歌公司在 2005 收购了这个仅成立 22 月的公司。

当时市场份额最高的手机操作系统是塞班(Symbian)操作系统。塞班系统创始于1999年,对手机配置要求不高,省电。根据 Gartner 的数据,2006 年全球交付的智能手机数量达到了 7290 万部,运行塞班的手机占比高达70%。

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2007 年,苹果公司发布了iPhone 手机,智能手机开启了新的时代。iPhone 手机的大屏、可触控、上网方便和大量的第三方应用,极大地提升了用户体验,也让Symbian 系统黯然失色。相比苹果手机,Symbian系统存在着一系列的缺陷:

塞班系统不支持多点触控,适配的仍然是带键盘的功能机;

交互体验复杂,功能层级多,上网体验很差。

第三方应用过少,甚至缺乏应用商店;

总之,iPhone 手机的出现颠覆了塞班系统。然而,苹果并没有开发自家的操作系统给第三方手机厂商,众多第三方手机厂商迫切需要一款能够提供类似iPhone 体验的手机操作系统。

谷歌的 Android 恰好能够满足第三方手机厂商的这些需求,它不但能够提供类似于苹果手机的用户体验,而且 Android 是开源免费的操作系统,软件开发者可以自由开发需要的软件。谷歌还让 android 平台手机可以无缝结合它推出的其他服务,地图、邮件、搜索等。

2007 年 11 月 5 日这天,谷歌公司正式向外界展示了这款名为安卓的操作系统,并且宣布建立一个全球性的开放手机联盟,该联盟里面包括了 Google、中国移动、摩托罗拉、英特尔高通、三星、意大利电信、西班牙电信、T-Mobile、德州仪器博通、宏达、NTTDoCoMo 等 34 家厂商。联盟里面包括了全球知名的手机制造商、软件开发商、电信运营商以及芯片制造商。这一联盟将支持谷歌发布的手机操作系统以及应用软件,将共同开发安卓系统的开放源代码。

2008年10月份,全球首款Android旗舰智能手机T-Mobile G1首次正式上市。开放手机联盟成员Google,T-mobile、HTC 共同促成了这款手机的诞生,显示出联盟的价值。而后,安卓智能手机迎来爆发式增长。连原来青睐塞班的摩托罗拉、索尼都纷纷抛弃了塞班,彻底投入了安卓的怀抱。在谷歌和众多合作伙伴的共同努力下,安卓很快成为了最主流的操作系统,最终占据了手机操作系统超过 80%的市场份额。

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PC 操作系统的霸主微软在此过程中是如何表现的呢?从实际表现来看,微软在整个手机时代都是一路处于跟随者的地位。在塞班系统占据优势的时候,微软推出了手机操作系统 Windows Mobile(简称为WM),基本按照 Windows 的 PC 版来设计,并将电脑软件导入到该系统。用户对此并不太认可,WM 处于劣势地位,塞班凭借 70%的份额处于市场领导地位。

当 iPhone 发布后,微软发现 WM 不能满足需求,将其抛弃,研发了一套新的操作系统。然而,新操作系统姗姗来迟。直到 2010 年 10 月 21 日,微软才发布了 Windows Phone(简称为 WP)。此时,Android 已经占据了明显优势,包括第三方手机厂商和软件厂商的生态布局已经成型。WP 并没有取得多大进展,就以失败告终。

在手机操作系统的战争中,微软惨败给了安卓,基本错过了整个移动互联网时代。比尔·盖茨后来认为这是他一生中犯得最大的错误。正是他的管理不善,给了谷歌推出安卓系统的机会,让微软损失了 4000亿美元。

2、华为鸿蒙系统的未来在于物联网时代

通过操作系统的历史,我们可以发现:操作系统是一个赢家通吃的行业。后来者基本没有机会通过复制前者取得胜利。所以要想取得成功,必须像谷歌那样找新机会。

当前,整个智能手机行业已经进入成熟期,所以,智能机操作系统的机会已经不多,未来最大的机会在于物联网。根据孙正义的预测,2010 年,平均每个人需要 2 个物联网设备,而到了 2035 年,预计每个人需要 100 个物联网设备,总的物联网设备数量将达到 1 万亿个。而物联网设备和手机有巨大的差异,需要新的操作系统的支撑。

之前,我们分析过华为鸿蒙系统采用的是微内核及其优势,目前来看,微内核系统的这些优势:高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算,对物联网设备非常重要,而且是宏内核系统无法满足的。因此,微内核系统很有可能成为物联网时代的操作系统。

随着 5G 的部署,物联网、人工智能、区块链为代表的新技术正加速融合发展。新技术的应用已经或者即将落地。华为鸿蒙系统已经蓄势待发,寻找新的应用场景落地,预计未来将首先在自动驾驶、工业自动化等场景应用。未来,华为鸿蒙系统的最大挑战在于构建开放的生态系统。从谷歌当年构建安卓开放手机联盟可以看出, 一个开放的产业联盟对操作系统是至关重要的。在全球产业链一体化的今天,争取全球厂商的鼎力支持,将成为操作系统构建成功的关键。虽然华为面临着美国制裁的不利局面,但是只要它坚持开放共赢的精神,仍然有可能赢下新操作系统之战。

当下,华为新操作系统一曝光就赚足了热度,微内核和方舟编译器现在看来确实是两大先进的技术。但是,在微软和谷歌这两大巨头的阴影下,如果把目光仅仅瞄向安卓和windows这种操作系统一定是无法生存下来的。未来想要超越,一定是在某个新领域下的弯道超车。

按照余承东的说法:“鸿蒙可以支持手机、电脑、汽车等设备,是一个大的操作系统。”说明华为已经在为即将到来的5G万物互联时代做布局,而鸿蒙OS或许就是这个生态的核心。

编辑:hfy

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