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2024-06-22 华为MatePad 11.5S柔光版

#HDC2024华为开发者大会# #鸿蒙NEXT# #华为鸿蒙#
华为鸿蒙微内核的论文入选OSDI,并将于大会上发表演讲。OSDI全称USENIX操作系统设计与实现大会(USENIX Symposium on Operating Systems Design and Implementation),与SOSP(全称ACM操作系统原理大会 ACM Symposium on Operating Systems Principles),是操作系统领域最重要的两个顶级会议。论文作者为陈海波教授,是上海交通大学并行与分布式系统研究所所长(IPADS),领域操作系统教育部工程研究中心主任,国家杰出青年基金获得者、ACM Fellow、IEEE Fellow,同时也担任OpenHarmny技术指导委员会创始主席、ACM SIGOPS(操作系统专委会)首位非北美学者主席、ACM旗舰杂志Communications of the ACM首位中国学者编委与领域共同主席、ACM EuroSys 2025程序委员会共同主席。陈海波也是鸿蒙微内核(HongMeng)和鸿蒙TEE安全系统iTrustee内核的设计者。

下面附上目前放出的标题和摘要的机翻。

微内核走向通用:鸿蒙,生产可用的微内核的性能与兼容性

作者:

陈海波,华为中央软件研究院,上海交通大学;谢苗, 贾宁, 王楠, 李宇, 刘念, 刘玉涛, 王飞, 黄强, 李坤, 杨红阳, 王辉, 尹杰, 鹏宇, 徐凤伟, 华为中央软件研究院

简介:

安全性、可靠性和可扩展性的优点使最先进的微内核在嵌入式和安全关键场景中普遍存在。但是,在针对更通用的场景(例如智能手机和智能汽车)时,它们会面临性能和兼容性问题。

本文介绍了鸿蒙内核(HM)的设计和实现,HM是一种商业化的通用微内核,在应对上述挑战的同时保留了微内核的大部分优点。出于商业实用性考虑,我们将 HM 设计为与 Linux API 和 ABI 兼容,以重用其丰富的应用程序和驱动程序生态系统。为了使其在兼容性和通用性的限制下保持高性能,我们重新审视了传统的微内核智慧,包括 IPC、基于功能的访问控制和用户空间分页,并相应地对其进行了改造。具体来说,我们认为每次调用 IPC 并不是性能的唯一问题,但 IPC 频率、操作系统服务之间的状态双重簿记以及隐藏内核对象的功能都会导致性能显著下降。我们通过一系列技术相应地缓解了这些问题,包括差异化的隔离分类、灵活的组合、无策略内核分页和基于地址令牌的访问控制。

HM 由一个最小核心内核和一组最低特权操作系统服务组成,它可以运行 AOSP 和 OpenHarmony 等复杂框架。HM已在新兴场景(包括智能路由器、智能汽车和智能手机)的数千万台设备上部署在生产中,通常比Linux同类产品具有更高的性能和安全性。

评价:
1. HM采用Linux用户态ABI和API(uapi)表示HM内核的确可以和Linux无缝切换,二者不存在兼容性问题(在OpenHarmony SDK已经限制了可用的native 头文件的情况下),因此无法移植到HM内核的OpenHarmony设备仍可以兼容鸿蒙生态。另外最早开源的liteOS实际上也采用了Linux的ABI,因此2019年3个内核的鸿蒙系统并非单纯的宣传。
2. HM同时也采用了Linux的内核态API(注意那句重用驱动程序生态)。了解Linux的朋友应该知道,Linux的驱动实际上就是内核模块,在Google搞出gki之前,Linux的内核模块与内核本体需要一一对应才能使用,可见HM内核支持现有的AOSP内核的驱动运行在HM内核下。此外,Linux的内核API不受Linux syscall豁免(仅uapi不被GPL传染),因此这意味着HM内核很大概率也会采用GPLv2的授权开源,除非这些Linux内核模块在用户态运行(技术上几乎不可行)。而且,现有的高通机器也很可能会升级到采用HM内核的HarmonyOS NEXT上。
3. HM内核早在部署在HarmonyOS NEXT之前,就已经在路由器和汽车上应用了,这也印证了华为关于HM内核通过了车规认证的说法。
4. 论文提到HM可以运行AOSP框架,因此正式版可能会采用微内核隔离的方式兼容Android应用(不需要现在鸿蒙上运行ohos采用的基于Linux namespace的方案)

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