鴻蒙OS專題研究報告-鴻蒙OS的深度啟示

鴻蒙OS專題研究報告鴻蒙OS的深度啟示

一、借古喻今：從操作系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展歷程研判鴻蒙前景技術(shù)進(jìn)步提供發(fā)展可能，物聯(lián)設(shè)備市場空間巨大、發(fā)展前景廣闊并且當(dāng)前缺乏一款滿足需求的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。1、5AIoT及傳感、半導(dǎo)體技術(shù)的整體進(jìn)步使得“萬物智聯(lián)”成為可能5AIoT（5G、AI、IoT）之間彼此協(xié)同相互促進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)依靠5G等通信技術(shù)實現(xiàn)物與物、物與人的聯(lián)結(jié)，產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，之后進(jìn)一步傳輸儲存至邊緣端或云端，通過機(jī)器學(xué)習(xí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步智能化分析，人工智能使得物聯(lián)網(wǎng)獲取感知與識別能力，物聯(lián)網(wǎng)為人工智能提供訓(xùn)練算法的數(shù)據(jù)，5G、Wifi6、NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）等數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)保障了物與物、終端與云的聯(lián)結(jié)，使得萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)的設(shè)想逐步變?yōu)榭赡堋?、手機(jī)、PC逐漸步入存量替代市場，新場景物聯(lián)網(wǎng)終端帶來行業(yè)增量當(dāng)前手機(jī)、PC、Pad等終端設(shè)備數(shù)量已基本見頂，多年來市場規(guī)?；痉€(wěn)定而其他IoT設(shè)備預(yù)期將呈現(xiàn)指數(shù)型的快速增長，人均設(shè)備數(shù)從20年的3.96部增長至25年的9.27部；根據(jù)Gartner和IDC的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模預(yù)期21年將突破萬億美元。隨著智能物聯(lián)需求的快速提升，伴隨而來的廣闊市場空間成為各廠商無法忽視的存在，我們可以說未來十年5AIoT將帶來科技領(lǐng)域的最大紅利，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的落地空間廣闊。3、當(dāng)前不存在一款操作系統(tǒng)能自下而上兼容不同內(nèi)存設(shè)備并實現(xiàn)設(shè)備間高度互聯(lián)互通自下而上去看，物聯(lián)網(wǎng)的落地場景在于終端設(shè)備，智能設(shè)備需要具備一定的算力來幫助用戶實現(xiàn)具體功能。以智能家電為例，當(dāng)前主流品牌比如美的、格力、海爾等都有著自己的系統(tǒng)和使用APP，需要下載、注冊并在不同APP間來回切換給用戶帶來了極為割裂的使用體驗。因此簡便且統(tǒng)一的操作系統(tǒng)成為時代發(fā)展的必然要求，但不同于手機(jī)、PC之類的大內(nèi)存強(qiáng)算力設(shè)備，IoT設(shè)備的內(nèi)存大多僅為MB甚至KB級別，當(dāng)前GB級的的Win、Android系統(tǒng)完全無法實現(xiàn)適配要求，因此在物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)端可以認(rèn)為有著較大的空間和機(jī)遇留給新入者。二、評價維度：聯(lián)通、流暢、安全、兼容如何對一款物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)進(jìn)行評價？作為充滿潛力的前瞻性技術(shù)，目前尚無一套對于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)權(quán)威且公認(rèn)的評價體系，在分析了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景、技術(shù)特征、市場格局之后，我們在此選取了兼容性（可用在設(shè)備上）、流暢性（在設(shè)備上好用）、聯(lián)通性（能把好用的設(shè)備連起來）、安全性（連起來不會出問題）四個最為重要且邏輯遞進(jìn)的維度對其進(jìn)行框架性分析，并對當(dāng)前華為鴻蒙在幾個方向上的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理。兼容——微內(nèi)核+去中心化開發(fā)鴻蒙依靠微內(nèi)核、去中心化開發(fā)實現(xiàn)不同性能設(shè)備兼容與應(yīng)用屏蔽底層OS差異開發(fā)：華為目前已經(jīng)發(fā)布的內(nèi)核包括：面向手機(jī)(L5級別設(shè)備)的Linux系統(tǒng)、面向有MMU的設(shè)備（≥L1級別）的LiteOS-a系統(tǒng)以及面向無MMU的嵌入式設(shè)備（L0級別）的LiteOS-m系統(tǒng)。而依據(jù)目前開源的鴻蒙代碼來看LiteOS-a按照業(yè)界對內(nèi)核分類依舊屬于輕量宏內(nèi)核的范疇。鴻蒙的輕量內(nèi)核要實現(xiàn)類Linux的開發(fā)體驗、RTOS的運(yùn)行效果，一方面其占據(jù)空間小可以兼容適配不同性能的硬件設(shè)備，同時其采用HDF統(tǒng)一驅(qū)動框架，實現(xiàn)一次開發(fā)跨設(shè)備、跨系統(tǒng)驅(qū)動共享，開發(fā)出來的應(yīng)用，可以覆蓋多種類型的設(shè)備，屏蔽底層OS的差異。流暢——方舟編譯器方舟編譯器可繞過虛擬機(jī)，大幅提升操作系統(tǒng)運(yùn)行流暢度：當(dāng)前Android平臺的絕大部分應(yīng)用基于Java語言編寫，由于CPU只能理解匯編指令，因此需要包含翻譯器和編譯器的虛擬機(jī)來把Java語言轉(zhuǎn)換成機(jī)器能懂的語言。但虛擬機(jī)的存在會導(dǎo)致程序運(yùn)行變慢。華為方舟編譯器通過將編譯過程提前到應(yīng)用開發(fā)階段，從而繞過虛擬機(jī)，大幅減少智能手機(jī)和操作系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。因此華為鴻蒙若想實現(xiàn)方舟編譯器的理想效果，需要第三方應(yīng)用開發(fā)者做大量的代碼重新編譯。聯(lián)通——分布式軟總線技術(shù)鴻蒙依托分布式軟總線技術(shù)實現(xiàn)了異構(gòu)組網(wǎng)、無感發(fā)現(xiàn)、高效傳輸幾大功能：設(shè)備間的通信方式多種多樣，導(dǎo)致鏈路的融合、共享、安全等問題難以保證。鴻蒙分布式軟總線致力于實現(xiàn)近場設(shè)備間統(tǒng)一的分布式通信，提供不區(qū)分鏈路的設(shè)備發(fā)現(xiàn)和傳輸接口。作為手機(jī)、智能穿戴、車機(jī)等分布式設(shè)備的通信基座，鴻蒙分布式軟總線技術(shù)打破了開發(fā)者只需聚焦于業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)，無需關(guān)注組網(wǎng)方式與底層協(xié)議。其當(dāng)前實現(xiàn)的異構(gòu)組網(wǎng)已初步打通了WiFi、藍(lán)牙、NFC等聯(lián)通模式，實現(xiàn)了統(tǒng)一的分布式通信，為設(shè)備間的無感發(fā)現(xiàn)、極速傳輸?shù)裙δ軇?chuàng)造了條件。安全——微內(nèi)核微內(nèi)核架構(gòu)提升系統(tǒng)安全性：安卓系統(tǒng)仍采用宏內(nèi)核架構(gòu)，其將所有系統(tǒng)服務(wù)都放到內(nèi)核里，包括文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動、虛擬內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等，內(nèi)核整體上作為一個大過程實現(xiàn)，并同時運(yùn)行在一個單獨(dú)的地址空間，相互直接調(diào)用函數(shù)，簡單高效。但隨著操作系統(tǒng)功能的深化，內(nèi)核中東西越來越多，宏內(nèi)核代碼量大、潛在漏洞多、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差等問題不斷顯現(xiàn)。微內(nèi)核應(yīng)運(yùn)而生，其核心思想是簡化內(nèi)核功能，內(nèi)核中只保留最基本的調(diào)度、內(nèi)存管理功能。驅(qū)動、文件系統(tǒng)等都放在用戶態(tài)實現(xiàn)，當(dāng)中功能被劃分成獨(dú)立過程，過程間依靠IPC（Inter-ProcessCommunication）通信，且一個服務(wù)失效不會影響另一個服務(wù)。三、深度思考：歷程、機(jī)遇、困境及突破口3.1鴻蒙要做的是什么？鴻蒙希望實現(xiàn)不同設(shè)備硬件融合與一體化的高效軟件開發(fā)。硬件方面：分布式硬件虛擬化——對于設(shè)備使用者而言可將外部設(shè)備的硬件擴(kuò)展為本地虛擬硬件并協(xié)同使用的通用平臺充分發(fā)揮不同設(shè)備資源優(yōu)勢，在進(jìn)行某項操作時可自動為用戶選擇最佳的執(zhí)行硬件，讓業(yè)務(wù)連續(xù)的在不同設(shè)備間流轉(zhuǎn)。軟件方面：分布式應(yīng)用框架——對于軟件開發(fā)者而言一方面提供模板、多端實時預(yù)覽、API智能推薦、多端模擬仿真等功能簡化開發(fā)流程，提升開發(fā)效率；另一方面提供代碼跨端復(fù)用、跨設(shè)備數(shù)據(jù)共享，任務(wù)分布式調(diào)度、界面多端自適應(yīng)等功能實現(xiàn)開發(fā)的軟件可忽略底層設(shè)備差異，一次開發(fā)多端通用。3.2華為鴻蒙發(fā)展歷程及未來規(guī)劃2012年在華為“諾亞方舟實驗室”會議上，任正非提出要做終端操作系統(tǒng)以防備國外技術(shù)斷供，經(jīng)過多年研發(fā)，華為先后于2017-2018年完成了鴻蒙一二代內(nèi)核的開發(fā)，并于19年8月推出了“基于開源框架、關(guān)鍵模塊自研”的鴻蒙1.0操作系統(tǒng)，2020年底鴻蒙系統(tǒng)升級至2.0版本并逐步向不同內(nèi)存的終端進(jìn)行開源，2021年6月進(jìn)行規(guī)?；扑?，依據(jù)華為之前的鴻蒙發(fā)展規(guī)劃，預(yù)期2021年底將對鴻蒙3.0進(jìn)行版本測試。當(dāng)前鴻蒙設(shè)備數(shù)量目前已突破4000萬，今年的目標(biāo)達(dá)3.6億，23年目標(biāo)達(dá)到12.3億的設(shè)備搭載與千萬開發(fā)者。3.3鴻蒙的機(jī)遇：優(yōu)質(zhì)賽道+適宜環(huán)境+強(qiáng)勁實力1、物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是一個好的賽道當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，PC、手機(jī)及其他IoT設(shè)備呈指數(shù)級增長，我們逐漸步入萬物互連、萬物智能時代。根據(jù)Gartner和IDC的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模預(yù)期21年將突破萬億美元。隨著智能物聯(lián)需求的快速提升，我們認(rèn)為未來十年5AIoT將帶來科技領(lǐng)域的最大紅利，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的落地空間廣闊。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量的增長帶來對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的需求，現(xiàn)如今市場上不存在一款高兼容高聯(lián)通、滿足物聯(lián)網(wǎng)時代需求的操作系統(tǒng)，且當(dāng)今在PC、移動設(shè)備端的寡頭想擴(kuò)張至該市場也存在著較強(qiáng)的壁壘，故廣闊市場+可控競爭為華為鴻蒙帶來了發(fā)展機(jī)遇。2、我國發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具備領(lǐng)先優(yōu)勢雖然自貿(mào)易戰(zhàn)以來我國受到美國的一系列制裁，但憑借政策支持引導(dǎo)以及華為、阿里、騰訊、百度等頭部廠商的奮力研發(fā)，當(dāng)前我國在5G、智能設(shè)備、人工智能、大數(shù)據(jù)、云邊計算和芯片等方面積累了深厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，國內(nèi)市場為終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了肥沃土壤，未來我國有望成為“5AIoT”產(chǎn)業(yè)革命的領(lǐng)導(dǎo)者3、華為自身：理念先進(jìn)、G端B端支持、實力雄厚鴻蒙前瞻性布局，技術(shù)及戰(zhàn)略理念先進(jìn)：華為自2012年便開始操作系統(tǒng)領(lǐng)域布局，19年預(yù)見性地發(fā)布了“1+8+N”全場景智慧生活戰(zhàn)略。未來10年華為希望通過該長期戰(zhàn)略，構(gòu)建起牢固的終端消費(fèi)者生態(tài)系統(tǒng)。華為微內(nèi)核、方舟編譯器、一系列分布式技術(shù)的設(shè)計及推進(jìn)均具有較強(qiáng)的先進(jìn)性與前瞻性。多年G端B端服務(wù)經(jīng)驗，有效促進(jìn)生態(tài)擴(kuò)建：華為當(dāng)前在消費(fèi)者業(yè)務(wù)、運(yùn)營商服務(wù)、企業(yè)業(yè)務(wù)、云業(yè)務(wù)四個方向上協(xié)同推進(jìn)，其多年來在其他業(yè)務(wù)方向上積累的G端B端客戶成為其生態(tài)擴(kuò)建的重要推動力。在G端B端的支持下，華為政、產(chǎn)、學(xué)、研、用多方伙伴快速擴(kuò)張，包括格力、美的、老板等頭部制造企業(yè)以及廣發(fā)銀行、中國銀行和中信銀行等金融機(jī)構(gòu)。這些在專業(yè)領(lǐng)域有著核心技術(shù)與產(chǎn)業(yè)競爭力的頭部客戶與華為鴻蒙間形成雙向推動、互利互惠的發(fā)展態(tài)勢。技術(shù)實力雄厚，ICT領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同：物聯(lián)網(wǎng)時代的物物連接很大程度上依賴于通信技術(shù)的發(fā)展，華為作為我國ICT領(lǐng)域的頭部企業(yè)，其依靠深厚的技術(shù)實力，在通信技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時華為在硬件、基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、云、AI、網(wǎng)安等IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要方向上均有著較為成熟的生態(tài)布局，有著成型的產(chǎn)品同時在這些領(lǐng)域有著較強(qiáng)的市場影響力，故華為在構(gòu)建“萬物互聯(lián)”的系統(tǒng)建設(shè)方面存在著一定的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢與協(xié)同優(yōu)勢。3.4鴻蒙的困境：手機(jī)缺芯+生態(tài)不成熟+國外難回1、手機(jī)產(chǎn)供銷不足從源頭上影響整體生態(tài)的搭建：從華為提出的“1+8+N”的概念來看，其終端方面主入口在于“1”（手機(jī)），手機(jī)可視作其整體生態(tài)的核心。從現(xiàn)如今生態(tài)建設(shè)較好的蘋果生態(tài)和小米生態(tài)來看，二者分別通過性能領(lǐng)先的iPhone和高性價比的小米手機(jī)打開市場形成粉絲效應(yīng)，以手機(jī)為切入點逐步推廣物聯(lián)設(shè)備。手機(jī)一定程度上決定了華為鴻蒙生態(tài)能否成型，對于自有手機(jī)產(chǎn)品而言，由于華為無法使用高通芯片，自研5G芯片被限制，全球手機(jī)市場其份額占比從頂峰降至21年一季度全球份額僅占4%，線上線下大量機(jī)型缺貨，難以滿足市場需求。寄希望于國內(nèi)友商當(dāng)前也不現(xiàn)實，小米有自有生態(tài)需要維護(hù)，OPPO高管對鴻蒙公然反對，鴻蒙系統(tǒng)所需要匹配兼容的“1”仍是其接下來一段時間將要面對的問題。2、鴻蒙生態(tài)仍不成熟，其距離完全擺脫安卓的影子仍有一段距離：廣義上的鴻蒙系統(tǒng)包括OpenHarmony與HarmonyOS，OpenHarmony作為嵌入式操作系統(tǒng)，其具有良好的分布式跨設(shè)備能力，目前面向全場景開源；鴻蒙與安卓的相似之處在于Linux內(nèi)核與AOSP，Linux本身為廣泛傳播的開源操作系統(tǒng)，且安卓基于宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)，鴻蒙基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，二者有所區(qū)別。正如我們在前面的敘述，鴻蒙目前采取雙框架運(yùn)行，其如今仍保留了部分AOSP特性是為了加快融入當(dāng)前的安卓用戶，鴻蒙后續(xù)版本將對AOSP逐步解耦。如今鴻蒙應(yīng)用生態(tài)尚不完善，大部分應(yīng)用仍基于AOSP框架過渡的安卓版，一方面系統(tǒng)與安卓差異性減少，不能完全體現(xiàn)鴻蒙微內(nèi)核越過虛擬機(jī)在運(yùn)行速度上的優(yōu)勢；另一方面應(yīng)用生態(tài)的完整適配也尚需時日。華為逐步擺脫安卓的影子為必然趨勢，但實現(xiàn)應(yīng)用軟件等完全脫離AOSP框架的研發(fā)適配還有很長一段路要走。3、近幾年難以重回海外市場，發(fā)展主要依靠內(nèi)循環(huán)路徑：一方面受限于產(chǎn)能，另一方面由于在美國制裁下無法繼續(xù)使用海外市場嚴(yán)重依賴的GMS，使得華為在現(xiàn)階段難以重回海外市場。從手機(jī)銷售數(shù)據(jù)可以看出華為的市占率已大不如前。華為對此也在積極應(yīng)對，其一方面大力發(fā)展建設(shè)HMS，一定程度上實現(xiàn)對GMS的替代；另一方面華為將手機(jī)品牌榮耀進(jìn)行拆分，海外市場榮耀手機(jī)重新支持GMS，以在現(xiàn)階段防止海外市場的過分流失；國內(nèi)市場榮耀手機(jī)在完成與華為的分離并打通供應(yīng)鏈后，生產(chǎn)經(jīng)營快速恢復(fù)，二季度以8.9%的國內(nèi)份額重回前五，榮耀手機(jī)按規(guī)劃預(yù)期將在22年上半年逐步接入適配鴻蒙。3.5困境的突破口——“8”所帶來的機(jī)遇在缺芯導(dǎo)致產(chǎn)供銷不足、生態(tài)仍不成熟、國外市場難回的前提下，華為在現(xiàn)如今注定無法像蘋果等公司一樣依靠手機(jī)去打卡市場。在“1”心有余而力不足的情況下，戰(zhàn)略布局當(dāng)中的“8”為鴻蒙突圍提供了突破口。鴻蒙“1+8+N”戰(zhàn)略當(dāng)中的“8”是指通過分布式軟總線將PC、平板、智慧屏、音箱、AR/VR設(shè)備、手表、車機(jī)、耳機(jī)這8項將由華為親力親為進(jìn)行研發(fā)銷售的物聯(lián)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)通，“N”是指涵蓋移動辦公、智能家居、運(yùn)動健康、影音娛樂、智慧出行五大場景的攝像頭、掃地機(jī)、智能秤等外圍智能硬件，這些領(lǐng)域華為與鴻蒙生態(tài)伙伴合作開發(fā)，鴻蒙生態(tài)提供開源操作系統(tǒng)、HiLink協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、HiAI組件、LiteOS等技術(shù)平臺。四、投資節(jié)奏4.1鴻蒙能為生態(tài)企業(yè)和生態(tài)產(chǎn)品帶來什么？鴻蒙從制造、銷售、運(yùn)營三端助推生態(tài)企業(yè)發(fā)展，彼此相互成就。從市場的角度看，在產(chǎn)品智能化發(fā)展方向下，各家廠商為把握先發(fā)優(yōu)勢當(dāng)前有足夠的動力去開發(fā)智能化硬件設(shè)備，但開發(fā)的難易程度、開發(fā)成本以及新產(chǎn)品的推廣程度等問題是其必須考慮的問題。華為作為一家在技術(shù)、渠道、品牌影響力都在國內(nèi)占優(yōu)的企業(yè)，其能為生態(tài)企業(yè)和生態(tài)產(chǎn)品主要帶來以下三方面的增量優(yōu)勢：1、制造產(chǎn)品：對于設(shè)備開發(fā)者而言，鴻蒙依托微內(nèi)核、多種分布式技術(shù)以及組件化的設(shè)計方案，大大簡化了硬件廠商的開發(fā)過程，使其可根據(jù)設(shè)備性能和業(yè)務(wù)特征進(jìn)行靈活裁剪，以滿足不同形態(tài)終端設(shè)備對于操作系統(tǒng)的要求。鴻蒙經(jīng)過多年的開發(fā)其在物聯(lián)設(shè)備操作系統(tǒng)方面已具備一定的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，其憑借好用、易用的特點能夠讓生態(tài)伙伴快速且低成本的接入鴻蒙網(wǎng)絡(luò)。此外作為一家ICT領(lǐng)域的頭部企業(yè)，華為依靠軟硬件領(lǐng)域的全面布局，能夠為生態(tài)企業(yè)提供芯片、模組、操作系統(tǒng)乃至HMS等應(yīng)用軟件方面的全方位支持。其預(yù)先集成的全棧解決方案，一方面支撐了生態(tài)伙伴的快速開發(fā)認(rèn)證，同時減少了不同軟硬件集成時的可能存在的兼容問題。2、銷售產(chǎn)品：依靠長期依賴的發(fā)展積累，華為構(gòu)