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你好,我是鸿蒙!GCT为您解析打造HarmonyOS的华人重剑!

作者: GCT

时间: 2019-08-12 16:42

龙之将行,风雨佐之,2019年8月华北华南大面积降雨,伴随着风雨,华为正式发布自有操作系统——鸿蒙 OS!打造的华人专家有哪些,GCT为您解析!

近几年的中美贸易战使得两国许多企业经济损失严重。中美贸易战之下,两国的科技战尤为突出,美国对中国华为的打压,对中兴等科技公司的科技封锁,使得我国许多企业损失严重,这次贸易战也使得我国的高新科技公司明白,掌握核心技术的重要性,发展自主知识产权的科学技术迫在眉睫。

8月9日,华为消费者业务首届开发者大会在东莞松山湖总部举行。华为消费者业务 CEO 余承东正式宣布了极具“开天辟地”般意义的鸿蒙 OS 的到来。

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鸿蒙,道教神话传说的远古时代,传说盘古在昆仑山开天辟地之前,世界是一团混沌的元气,这种自然的元气叫做鸿蒙,因此把那个时代称作鸿蒙时代,后来此一词也常被用来泛指称远古时代。四大名著《西游记》第一回中,也有“自从盘古破鸿蒙,开辟从兹清浊辨”的描述。

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鸿蒙OS研发历程

2012年12月,华为在芬兰设立研究中心,开始规划自有操作系统“鸿蒙”。

2019年5月17日,华为操作系统团队开发了自主产权操作系统——鸿蒙。

2019年5月24日,国家知识产权局商标局网站显示,华为已申请“华为鸿蒙”商标,申请日期是2018年8月24日,注册公告日期是2019年5月14日,专用权限期是从2019年5月14日到2029年5月13日。同月,华为向欧洲知识产权局提交了“HUAWEI ARK OS”商标申请,“ARK”在英文中是“方舟”的意思。

2019年7月12日,华为董事长梁华在深圳表示,鸿蒙是为物联网开发的系统,使得在自动驾驶,远程操作医疗环境,提供低时延的一个操作系统。

2019年8月9日,在华为开发者大会上正式发布。余承东在开发者大会上对鸿蒙系统进行了讲解,鸿蒙OS的分布式架构首次用于终端OS,实现跨终端无缝协同体验,华为技术有限公司高级副总裁余承东宣布,鸿蒙操作系统开源。

何为开源?

开源,(Open Source)全称为开放源代码。市场上开源软件层出不穷,很多人可能认为开源软件最明显的特点是免费,但实际上并不是这样的,开源软件最大的特点应该是开放,也就是任何人都可以得到软件的源代码,加以修改学习,甚至重新发放,当然是在版权限制范围之内。

鸿蒙OS为什么要开源?

华为鸿蒙OS系统开源之所以开源是为了让全球开发者一起参与,这样能够加快鸿蒙生态系统的发展,为成为最好操作系统奠定基础。华为拟推动成立鸿蒙开源基金会,建立开源社区,与世界各地的开发者一同推动鸿蒙系统的发展。与开发者一起共同推动鸿蒙的发展。

鸿蒙系统的四大技术特性!

1、分布式架构首次用于终端OS,实现跨终端无缝协同体验。

鸿蒙OS的“分布式OS架构”和“分布式软总线技术”通过公共通信平台,分布式数据管理,分布式能力调度和虚拟外设四大能力,将相应分布式应用的底层技术实现难度对应用开发者屏蔽,使开发者能够聚焦自身业务逻辑,像开发同一终端一样开发跨终端分布式应用,也使最终消费者享受到强大的跨终端业务协同能力为各使用场景带来的无缝体验。

2、确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统流畅。

鸿蒙OS通过使用确定时延引擎和高性能IPC两大技术解决现有系统性能不足的问题。确定时延引擎可在任务执行前分配系统中任务执行优先级及时限进行调度处理,优先级高的任务资源将优先保障调度,应用响应时延降低25.7%。鸿蒙微内核结构小巧的特性使IPC(进程间通信)性能大大提高,进程通信效率较现有系统提升5倍。

3、基于微内核架构重塑终端设备可信安全。

鸿蒙OS采用全新的微内核设计,拥有更强的安全特性和低时延等特点。微内核设计的基本思想是简化内核功能,在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务,同时加入相互之间的安全保护。微内核只提供最基础的服务,比如多进程调度和多进程通信等。鸿蒙OS将微内核技术应用于可信执行环境(TEE),通过形式化方法,重塑可信安全。

4、通过统一IDE支撑一次开发,多端部署,实现跨终端生态共享。

鸿蒙OS凭借多终端开发IDE,多语言统一编译,分布式架构Kit提供屏幕布局控件以及交互的自动适配,支持控件拖拽,面向预览的可视化编程,从而使开发者可以基于同一工程高效构建多端自动运行App,实现真正的一次开发,多端部署,在跨设备之间实现共享生态。

支持Android!

此前,任正非在接受英国媒体采访时曾表示:“鸿蒙系统的产生,本身并不是为了手机应用,而是为了做物联网来用的,比如自动驾驶、工业自动化、医疗等,该系统能够精确将延时控制在五毫秒之内,甚至达到毫秒级到亚毫秒级。”

在8月9日的开发者大会上,余承东对任正非的话给出了详细的解答,他表示,鸿蒙 OS 可以用在多种设备上,包括手表、手环、车机、PC、平板,当然也可以用在手机上。但是由于建设生态系统需要长久的时间,现在还是优先使用Android 操作系统,如果 Android 操作系统无法使用了,华为就随时可以启用鸿蒙 OS。

方舟编译器

华为在2009年开始准备编译器研发方面的工作,从华为海思研发起步时,2013年华为HCC自研编译器有了雏形,它吸引了第一批海内外研究人员加入,创建了编译组。随后,华为“2012年实验室”成立,2016年正式设立了编译器与编程语言实验室。2019年4月,华为正式推出了方舟编译器。

编译器是连接人类世界与机器世界之间的一座桥梁,任何在手机上的程序都需要经历软件开发的过程,软件开发使用的语言是易于程序员理解的高级语言,程序在手机上运行需要转换成可以高效执行的机器码,这样的转换过程就是由编译器完成的。可以说编译器是用来生成软件的软件,是连接软件与芯片的桥梁,其性能,效率直接影响到最基础的消费者体验。

当前的安卓系统使用Java作为编程语言,易于开发,但是不会将代码直接编译成机器语言,程序运行时有相当一部分代码还需要通过手机上的虚拟机临时同步编译,影响程序执行的效率。华为方舟编译器采取了静态编译的方式,是首个取代了安卓虚拟机模式的静态编译器。

方舟编译器可供开发者在开发环境一次性的将高级语言编译为机器码,手机安装应用程序后可全速运行程序,带来效率上的极大提升。根据华为实验室的测试数据,EMUI 9.1在仅仅对系统组件System Server应用了华为方舟编译器后,就带来了系统操作流畅度提升24%,系统响应性能提升44%。

方舟编译器是一种静态的编译方式,而现有的安卓系统,运行一个应用程序首先启动虚拟机,然后读入应用程序代码,逐条解释执行。会占用较多的处理资源,影响程序执行的效率。当然,也有包括AOT或JIT等提前或运行时的编译技术,把部分程序转换成机器码直接在CPU上执行。但是,仍旧无法做到100%做到摆脱虚拟机的执行,这也是当前安卓阵营不如IOS阵营的关键。

方舟编译器的静态编译方式可将语言里的动态特性直接翻译成机器码,手机安装应用程序后可全速运行程序,彻底消除虚拟机的弊病,带来效率上的极大提升。

方舟编译器是在开发环境部署的编译器,而现有编译过程,主要发生在手机上,带来额外的资源消耗。

四大亮点:

第一,首个多语言联合优化的编译器,消除了跨语言调用开销;

第二,程序运行时无需依赖虚拟机,减少了资源占用,同时实现了高效的内存回收机制;

第三,方舟编译器可以针对不同应用灵活编译优化;

第四,对于开发者学习和使用成本非常低。

华为开发者大会已于8月11日闭幕,共为期三天。此次大会,华为除了发布了“鸿蒙OS”系统外,还发布AppGallery Connect和最新的EMUI 10并展示多项服务平台与解决方案。除此之外,在硬件方面发布了荣耀智慧屏,搭载了首发的鸿鹄818智慧芯片,荣耀智慧屏还加持鸿蒙系统,荣耀智慧屏是首款搭载鸿蒙系统的硬件设备,意义深远!

鸿蒙OS系统的研发历经7年,虽过程困难重重,但如今的问世给了国外科技巨头一个猛烈的回应,鸿蒙系统的问世宣告着我们将不会再过度依赖安卓系统,未来我们将不会惧怕谷歌、高通等科技公司对我国的技术封锁。鸿蒙系统的成功,是近5000研发人员2000多个日夜的不辞辛劳,是华为人默默坚守的成果。下面就来认识一下鸿蒙系统研发的负责人之一,上海交通大学软件学院的陈海波教授。

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简介:上海交通大学教授,CCF杰出会员、ACM/IEEE高级会员。多次担任SOSP、ISCA、Oakland、EuroSys、Usenix ATC等国际著名学术会议PC members,APSys 2014、2014年全国体系结构学术年会等PC Co-Chairs,以及ACM APSys的Steering Committee Co-Chair,在SOSP、OSDI、EuroSys、Usenix ATC、ISCA、MICRO、HPCA等发表多篇学术论文。

陈海波教授现在是上海交通大学的教授,博士生导师,主要研究方向是操作系统、并行于分布式系统,可拓展内存计算系统、大规模图处理、虚拟机于移动平台系统安全等。

陈海波教授于2009.4-2011.12在复旦大学担任讲师,于2011.12起任职于上海交通大学软件学院,下图是从Aminer官网所获取的陈海波教授学术迁移图:

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陈海波教授近年来的学术获奖情况如下图:

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我们挑选了几篇近两年陈海波教授所发表的论文(含第一作者、第二作者……等),大家一起来看一看。

题目:Sub-millisecond Stateful Stream Querying over Fast-evolving Linked Data

摘要:Applications like social networking, urban monitoring and market feed processing require stateful stream query: a query consults not only streaming data but also stored data to extract timely information; useful information from streaming data also needs to be continuously and consistently integrated into stored data to serve inflight and future queries. However, prior streaming systems either focus on stream computation, or are not stateful, or cannot provide low latency and high throughput to handle the fast-evolving linked data and increasing concurrency of queries. This paper presents Wukong+S, a distributed stream querying engine that provides sub-millisecond stateful query at millions of queries per-second over fast-evolving linked data. Wukong+S uses an integrated design that combines the stream processor and the persistent store with efficient state sharing, which avoids the cross-system cost and sub-optimal query plan in conventional composite designs (e.g., Storm/Heron+Wukong). Wukong+S uses a hybrid store to differentially manage timeless data and timing data accordingly and provides an efficient stream index with locality-aware partitioning to facilitate fast access to streaming data. Wukong+S further provides decentralized vector timestamps with bounded snapshot scalarization to scale with nodes and massive queries at efficient memory usage. We have designed Wukong+S conforming to the RDF data model and Continuous SPARQL (C-SPARQL) query interface and have implemented Wukong+S by extending a state-of-the-art static RDF store (namely Wukong). Evaluation on an 8-node RDMA-capable cluster using LSBench and CityBench shows that Wukong+S significantly outperforms existing system designs (e.g., CSPARQL-engine, Storm/Heron+Wukong, and Spark Streaming/Structured Streaming) for both latency and throughput, usually at the scale of orders of magnitude.

题目:Soft Updates Made Simple and Fast on Non-volatile Memory

摘要:Fast, byte-addressable NVM promises near cache latency and near memory bus throughput for file system operations. However, unanticipated cache line eviction may lead to disordered metadata update and thus existing NVM file systems (NVMFS) use synchronous cache flushes to ensure consistency, which extends critical path latency.In this paper, we revisit soft updates, an intriguing idea that eliminates most synchronous metadata updates through delayed writes and dependency tracking, in the context of NVMFS. We show that on one hand byte-addressability of NVM significantly simplifies dependency tracking and enforcement by allowing better directory organization and closely matching the per-pointer dependency tracking of soft updates. On the other hand, per-cache-line failure atomicity of NVM cannot ensure the correctness of soft updates, which relies on block write atomicity; page cache, which is necessary for?dual views?in soft updates, becomes inefficient due to double writes and duplicated metadata. To guarantee the correctness and consistency without synchronous cache flushes and page cache, we propose pointer-based?dual views, which shares most data structures but uses different pointers in different views, to allow delayed persistency and eliminate file system checking after a crash. In this way, our system, namely SoupFS, significantly shortens the critical path latency by delaying almost all synchronous cache flushes.We have implemented SoupFS as a POSIX-compliant file system for Linux and evaluated it against state-of-the-art NVMFS like PMFS and NOVA. Performance results show that SoupFS can have notably lower latency and modestly higher throughput compared to existing NVMFS.

题目:Fast in-memory transaction processing using RDMA and HTM

摘要:We present DrTM, a fast in-memory transaction processing system that exploits advanced hardware features (i.e., RDMA and HTM) to improve latency and throughput by over one order of magnitude compared to state-of-the-art distributed transaction systems. The high performance of DrTM are enabled by mostly offloading concurrency control within a local machine into HTM and leveraging the strong consistency between RDMA and HTM to ensure se-rializability among concurrent transactions across machines. We further build an efficient hash table for DrTM by lever-aging HTM and RDMA to simplify the design and notably improve the performance. We describe how DrTM supports common database features like read-only transactions and logging for durability. Evaluation using typical OLTP work-loads including TPC-C and SmallBank show that DrTM scales well on a 6-node cluster and achieves over 5.52 and 138 million transactions per second for TPC-C and Small-Bank respectively. This number outperforms a state-of-the-art distributed transaction system (namely Calvin) by at least 17.9X for TPC-C.

Aminer官网显示的陈海波教授的学术关系网如下图所示:

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让我们来简单了解几位与陈海波教授学术上往来较多的学者。

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简介:臧斌宇,男,汉族,1965年6月出生,中共党员,博士,教授、博导,兼任中国计算机学会青年计算机科技论坛上海分论坛主席、中国共享软件联盟理事、中国计算机学会系统软件委员会委员。臧斌宇先后以主要成员身份参加了多项国家自然科学基金重点项目、863重点课题及国防科大银河2、银河3项目。在国际权威学术期刊上发表EI索引论文17篇。代表性成果包括与美国Minnesota大学合作研制的并行化编译系统开发平台Agassiz和自行研制的并行化编译系统AFT,在英特尔中国软件实验室工作期间开发的二进制动态翻译器获得美国专利一项,另一项成果扩展字节码编译器已作为正式产品发布。他获得国防科工委科技进步二等奖、上海市科技进步二等奖。2001年创办复旦大学软件学院,两年内学生规模即超过800人,使学院跻身国内先进水平。臧斌宇担任中国共享软件联盟理事、中国计算机学会系统软件委员会委员、中国计算机学会青年计算机科技论坛上海分论坛主席。

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简介:上海交通大学副教授,ACM/IEEE/CCF会员。分别于2004年、2007年和2011年在复旦大学获得学士、硕士和博士学位。主要研究方向为系统软件、并行与分布式系统。在包括SOSP、OSDI、EuroSys、PPoPP、PACT、ICSE等国际著名会议发表多篇学术论文,并获得第10届欧洲计算机系统大会(EuroSys‘15)和第36届国际并行处理大会(ICPP’07)的唯一最佳论文奖。

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简介:张为华,2007年获得复旦大学计算机博士学位,现为复旦大学计算机学院教授,博士生导师。主要研究方向为体系结构与编译优化。

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