操作系統自20世紀50年代誕生，經歷了從專用操作系統到通用操作系統的轉變。整體可以將操作系統的發展歷史分為3個階段：PC時代、移動互聯網時代、萬物互聯時代。

PC時代主要以計算機為主，用戶規模從1970年的10億增長到1990年的30億。這一時代誕生了Windows、Linux、MacOS等操作系統。由于Windows操作系統的廣泛應用部署，微軟于20世紀90年代成為全球市值最高的公司。

隨著智能手機的普及，操作系統正式進入了移動互聯網時代，蘋果推出了iOS操作系統，支撐蘋果成為全球市值最高的科技公司；谷歌2005年收購了Android公司，并持續地進行研發投入和版本迭代，如今Android操作系統已經成為世界上發行量最大的移動智能操作系統。

在萬物互聯時代，隨著越來越多的設備接入互聯網，單一操作系統很難適應多樣化的智能終端、各種復雜應用場景的需求。谷歌、華為等各大企業紛紛進入物聯網操作系統領域，并持續加大這方面的投入。

谷歌從2016年開始研發基于Zircon微內核的Fuchsia操作系統，可以取代為移動設備設計的 Android，計劃用于個人移動設備、IoT設備等不同算力和需求的場景。

華為于2019發布了基于物聯網的鴻蒙操作系統HarmonyOS，隨后于2020年正式發布了開源版本，也就是OpenHarmony，面向全場景、全連接，適用于各類智能設備。

1 OpenHarmony發展歷史

2012年，華為總裁任正非表示：“華為做終端操作系統是出于戰略的考慮”，此時鴻蒙操作系統的概念首次出現在大眾視野。

2016年5月，鴻蒙正式在華為公司的軟件部內部立項并開始投入研發。

2019年8月9號，華為正式發布了HarmonyOS 1.0，該系統率先部署在智慧屏上。

2020年9月10日，華為在HDC大會上發布HarmonyOS2.0。該版主要在3個方面做出重大提升：分布式的軟總線、分布式的數據管理以及分布式的安全。

2020年6月，由工信部牽頭的開放原子開源基金會正式成立，也是國內首個開源軟件基金會。華為將HarmonyOS2.0中的基礎能力部分開源出來，并捐贈給開放原子開源基金會，正式成立了OpenHarmony開源項目。

2021年6月，OpenHarmony發布了2.0 Canary版本，支持輕量帶屏設備。該版本新增22個子系統，支持全面的OS能力，支持內存大于128 MB的帶屏設備開發等。

2021年9月，OpenHarmony發布了3.0 LTS版本，支持簡單標準帶屏設備。該版本新增幾十項特性，支持方舟JS編譯工具鏈和運行時，支持JS UI框架應用開發和運行。

2022年3月，OpenHarmony發布了3.1 Release版本，支持復雜標準帶屏設備。該版本基礎能力得到增強，主要體現在多媒體能力、圖形顯示能力、內存管理能力等，分布式能力也得到了增強。

2023年4月，OpenHarmony發布了3.2 Release版本，全面支持復雜標準帶屏設備。該版本能力提升主要如下：

①系統流程度：架構級的全面優化，包括ArkUI最小化更新技術、并行化極速啟動架構、高性能ArkTS引擎、基礎庫性能優化等。

②系統功能方面：HDF支持800多個HDI標準化設備接口，API 9擁有18 000+ ArkTS API，已經足夠支持復雜大型應用的開發。

③應用性能方面：提供NAPI及混合開發能力、豐富的Native API、TaskPool并行開發框架、DevEco Insight實時性能分析工具等，支持開發極致高性能的框架和應用。

④分布式能力：進一步優化和完善分布式屏幕能力、分布式數據技術以及一次開發多端部署能力上。

整個OpenHarmony版本迭代如圖1所示。

圖1 OpenHarmony版本演進路線

此外，在2023年6月，OpenHarmony發布了4.0 Beta版本，ArkUI進一步完善組件能力和效果，并提供首批API Level 10接口。正式的4.0 Release版本在2023年9月發布。

2 鴻蒙、HarmonyOS、OpenHarmony三者關系

從某種意義上來說，鴻蒙包括HarmonyOS和OpenHarmony。

2016 年 5 月，華為消費者 BG 軟件部開始立項研發“分布式操作系統 1.0 版本”，這就是鴻蒙系統的雛形。

考慮到華為設備的現有數量和鴻蒙系統初期軟件生態的不完善，華為鴻蒙系統技術上兼容Android應用，同時集成了華為自身的能力，包括HMS等，形成了一個可以在華為手機、智慧屏、平板等設備上運行的操作系統，也就是HarmonyOS，該系統不開源。

隨著華為開源戰略的布局，為確保鴻蒙系統能有一個良好的生態，吸納更多共建參與，華為將鴻蒙系統的基礎能力部分開源出來，開源部分也就是OpenHarmony。該部分為華為自研項目，不兼容Android生態。

所以，一般OpenHarmony指開源鴻蒙，HarmonyOS指華為閉源鴻蒙，兩者在應用框架上都采用ArkUI開發框架，應用開發上互相兼容。

隨著OpenHarmony生態的完善，OpenHarmony會逐步替代HarmonyOS，最終形成一個統一開源鴻蒙的生態系統。

3 OpenHarmony與Android的對比

Android是一種基于Linux內核（不包含GNU組件）的自由及開放源代碼的操作系統，主要用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由美國Google公司和開放手機聯盟領導及開發。

在系統架構設計之初，OpenHarmony定位就不是Android的替代品，OpenHarmony的目標是構建一個面向萬物互聯時代的分布式操作系統，與Android并非同一個賽道。

兩者在系統架構設計上比較相似，不過OpenHarmony在傳統的系統架構上新增了分布式相關能力，如圖2所示。

圖2 系統架構對比

可以看到，OpenHarmony有著自己的一套架構設計和實現，在開發語言、運行時、應用框架等方面都不同于Android，兩者是完全不同的操作系統。

（1）內核對比

Android：基于Linux內核，程序的安全性、網絡協議、內存管理、進程管理、驅動程序都由Linux內核提供。另外，Android Runtime（ART）就是依靠Linux內核來執行底層功能的，其中包括線程和底層內存管理。

OpenHarmony：采用多內核設計，支持針對不同資源受限設備選用適合的OS內核。內核抽象層（KAL，Kernel Abstract Layer）通過屏蔽多內核差異對上層提供基礎的內核能力，包括進程/線程管理、內存管理、文件系統、網絡管理和外設管理等。

（2）運行時對比

Android Runtime（ART）是Android上的應用和部分系統服務使用的托管式運行時。ART及其前身Dalvik最初是專為Android項目打造的。作為運行時的ART可執行Dalvik可執行文件并遵循Dex字節碼規范。

方舟eTS運行時是OpenHarmony上默認的ArkTS語言運行時，提供完備的C++交互ArkTS NAPI和各種高性能的垃圾回收器，驅動著萬物互聯時代的OpenHarmony應用程序。

4 技術架構

OpenHarmony整體遵從分層設計，從下向上依次為內核層、系統服務層、框架層和應用層。系統功能按照“系統>子系統>組件”逐級展開，在多設備部署場景下，支持根據實際需求裁剪掉某些非必要的組件。OpenHarmony技術架構如圖3所示。

圖3 OpenHarmony技術架構

（1）內核層

內核層包括內核子系統和驅動子系統。OpenHarmony是一個支持多種內核的操作系統，包括可以支持華為自研的LiteOS內核、Linux內核等。開發者可以根據自身的硬件平臺資源、應用場景選擇不同的內核。此外、內核子系統也支持開發者使用其他內核，并通過內核抽象層向上提供統一的操作系統能力。

（2）系統服務層

系統服務層是OpenHarmony的核心能力集合，通過框架層對應用程序提供服務。該層包含以下幾個部分：系統基本能力子系統集、基礎軟件服務子系統集、增強軟件服務子系統集、硬件服務子系統集。

（3）框架層

框架層為應用開發提供了C/C++/JS等多語言的用戶程序框架和Ability框架，適用于JS語言的ArkUI框架，以及各種軟硬件服務對外開放的多語言框架API。

（4）應用層

應用層包括系統應用和第三方非系統應用。應用由一個或多個FA（Feature Ability）或PA（Particle Ability）組成。其中，FA有UI界面，提供與用戶交互的能力；而PA無UI界面，提供后臺運行任務的能力以及統一的數據訪問抽象。

4.1 技術特性

OpenHarmony最主要的技術特性是以下3點：

（1）統一OS，彈性部署

OpenHarmony采用組件化和組件彈性化等設計方法，做到硬件資源的可大可小，在多種終端設備間按需彈性部署，全面覆蓋了ARM、RISC-V、x86等各種CPU，硬件形態支持手機、平板、工業網關、路由器、音箱、耳機等。

（2）一次開發，多端部署

OpenHarmony提供用戶程序框架、Ability框架以及UI框架，能夠保證開發的應用在多終端運行時的一致性。一次開發、多端部署。多終端軟件平臺API具備一致性，確保了用戶程序運行的兼容性。

（3）硬件互助，資源共享

多種設備之間能夠實現硬件互助、資源共享，依賴的關鍵技術包括分布式軟總線、分布式設備虛擬化、分布式數據管理、分布式任務調度等。

分布式軟總線為設備之間的互聯互通提供了統一的分布式通信能力，為設備之間的無感發現和零等待傳輸創造了條件。開發者只需聚焦于業務邏輯的實現，無需關注組網方式與底層協議。分布式軟總線技術架構如圖4所示。

圖4 軟總線架構

分布式設備虛擬化平臺可以實現不同設備的資源融合、設備管理、數據處理，多種設備共同形成一個超級虛擬終端。

分布式數據管理基于分布式軟總線的能力，實現應用程序數據和用戶數據的分布式管理。

分布式任務調度基于分布式軟總線、分布式數據管理、分布式Profile等技術特性，構建統一的分布式服務管理（發現、同步、注冊、調用）機制，支持對跨設備的應用進行遠程啟動、遠程調用、遠程連接以及遷移等操作，能夠根據不同設備的能力、位置、業務運行狀態、資源使用情況，以及用戶的習慣和意圖，選擇合適的設備運行分布式任務。

5 應用開發框架——ArkUI

應用框架是操作系統連接開發者生態、實現用戶體驗的關鍵基礎設施。OpenHarmony為開發者提供了ArkTS開發語言以及ArkUI開發框架。

ArkUI整體架構如圖5所示。最上層提供了自研聲明式UI范式，也支持類Web范式；中間層為方舟編譯器和運行時、聲明式UI后端引擎以及渲染引擎；下層為平臺適配層和平臺橋接層。此外，ArkUI開發框架還配套了相應的IDE開發工具以及工具鏈，以提升開發體驗。

此外，ArkUI不僅僅局限于OpenHarmony或者HarmonyOS，它是一個支持跨平臺的UI框架，也可以運行在Android、iOS等系統上。

圖5 ArkUI框架

ArkUI的聲明式范式通過語法擴展方法提供了裝飾器、自定義組件、UI描述、狀態管理、內置組件、屬性方法以及事件方法等模塊，可以根據用戶需求靈活組合，從而形成定制化界面，如圖6所示。

圖6 ArkUI聲明式范式

7 生態發展

一個操作系統的成果，除了系統本身能力足夠優秀之外，最重要的是其生態是否足夠完善。生態的維度包括硬件生態、應用生態、共建單位、開發者生態等。

7.1 硬件生態

當前，OpenHarmony已經吸引超過50家企業參與共建、落地多個行業，160多款設備搭載OpenHarmony操作系統，如圖7所示。接下來從以下幾方面介紹OpenHarmony的生態進展。

圖7 OpenHarmony生態總覽

（1）芯片生態

2020年9月，OpenHarmony第一次發布并開源時，潤和軟件率先發布了3款支持OpenHarmony海思芯片的開發板，分別是Hi3861、Hi3516、Hi3518。

經過幾年發展，目前OpenHarmony已經支持超過40款芯片，芯片適配歷程如圖8所示。

圖8 芯片適配歷程

OpenHarmony芯片合作伙伴包括瑞芯微、全志、晶晨、Intel、AMD、NXP、賽昉、飛騰、龍芯、匯頂、瑞昱、上海博通、聯盛德、博流、翱捷、意法半導體、芯海等。

（2）設備生態

截止到2023年7月8日，通過OpenHarmony兼容性認證的商用設備數量已達162個，相關廠家80家，如圖9所示。

設備形態包括電子學生證、掃碼支付終端、冰箱、攝像頭、網關等。其中，美的13款、華帝9款，產品形態都是智能家電。聯迪9款、升騰6款都是金融行業相關設備，包括POS機、收款云喇叭等。

圖9 商用設備廠家數據

7.2 行業落地

為推動相關行業落地，OpenHarmony鼓勵企業用戶基于開源版本的OpenHarmony系統，根據行業特點，在系統中新增行業組件、應用功能等，最終形成企業自己的行業發行版。

截至2023年7月8日，通過OpenHarmony兼容性測評的行業發行版總共34個，相關企業19家。

對行業發行版進行數據統計和分析，如圖10所示。可以看到，OpenHarmony已經落地教育、金融、公共安全、超高清、交通、電力、醫療、工業、智慧城市等。其中，教育和金融行業的發行版最多，都達到了5個。

圖10 行業發行版數據

此外，對已經通過兼容性認證的商用設備的行業屬性進行數據統計，如圖11所示。可以看到當前OpenHarmony在金融、家電行業的產品最多，兩者總共占比為49%，接近一半，其次是工業、教育、交通等行業。

圖11 行業發行版廠家數據

7.3 應用生態

應用生態是OpenHarmony接下來幾年發展的重中之重。

在API能力方面，OpenHarmony已經發展到API9版本，API數量已經達到了18 000多個，包括聲明式UI能力、應用開發框架、WEB能力、多媒體能力、分布式能力等，已經可以支持復雜應用開發。

2022年HDC大會上，華為與鴻蒙生態的 14 家合作伙伴簽署合作備忘錄，將在鴻蒙生態領域深度投入。參加簽約的品牌合作伙伴包括新浪、中國國航、人民網、金山辦公、奇安信、去哪兒網、樂元素、科大訊飛、酷狗、百度、小沃科技、網易、航旅縱橫、搜狗。

搜狗已經推出了OpenHarmony版本的輸入法；Cocos引擎適配OpenHarmony，將為應用開發者和用戶帶來更多的便利和創新；Unity引擎已經能夠支持OpenHarmony系統，并且渲染效果和幀率與傳統操作系統不相上下。

8 展 望

OpenHarmony作為一款全新的操作系統，其設計理念非常先進，相信未來OpenHarmony一定會發展成一個偉大的操作系統，在裝機量、應用數量上有重大突破，在萬物互聯時代，成為下一代知名操作系統。OpenHarmony未來發展方向主要圍繞下面幾點。

8.1 架構優化

系統架構設計上持續優化，包括ArkUI重構、視窗架構優化，實現極簡UI繪制管線、分布式窗口、多源窗口融合，進一步探索高性能、輕量化的2D&3D融合的UI框架，以實現2D&3D混合UI開發。

進一步優化芯片架構的代碼、驅動代碼、第三方庫、系統組件等相關設計，減少代碼耦合性、降低代碼復雜度，使得代碼結構更合理，降低代碼冗余。

進一步提升系統流暢度、穩定性，給開發者提供更易用、更好用以及更高效的并發API。在并發調度上，也將針對現存系統中的線程泛濫問題，從時間和空間兩個維度設計相關方案進行優化和改進，并將開發一套統一的并行框架，在運行時根據任務依賴狀態和可執行資源自動并發調度和執行任務。

8.2 系統能力

當前，OpenHarmony核心API數量已經到18 000之多，而Android核心API數量為36 000之多。未來，OpenHarmony將圍繞聲明式UI能力、應用開發框架、WEB能力、多媒體能力、多媒體能力、分布式能力、通信能力、安全能力、全球化服務、DEX、電話等能力，提供更豐富的API，如圖12所示。

圖12 系統能力

8.3 分布式能力

分布式能力進一步增強，提供更強大的全場景能力。分布式能力效率進一步提升，減少時延、實現大帶寬場景的分布式流轉和協同，從交互體驗走向場景化體驗。

輕量系統軟總線能力完善，實現IoT設備與智能設備之間的軟總線互聯互通。

優化軟總線代碼，減少資源占用，在內存更小的芯片上實現軟總線功能。

8.4 多內核

OpenHarmony未來將支持更多的內核，其中比較重要的是硬實時內核和微內核。

（1）硬實時內核

在工業控制領域，實時(Real Time) 是很重要的要求。傳統LiteOS-M內核在實時性上達不到硬實時的要求。為了補齊硬實時的能力，OpenHarmony已經開始支持UniProton內核。該內核主要聚焦硬實時場景，同時為上層業務軟件提供一個統一的操作系統平臺，屏蔽底層硬件差異，并提供強大的調試功能。

（2）微內核

當前，OpenHarmony支持的內核為LiteOS和Linux，兩者都是宏內核。OpenHarmony微內核已經在研發中，未來OpenHarmony將支持微內核架構。

同時，OpenHarmony也將基于微內核技術的可信執行環境，通過“形式化方法”顯著提升了TEE內核的安全等級，全面提升全場景終端設備的安全性。

8.5 應用生態

應用生態建設是OpenHarmony未來發展的重心，主要圍繞以下幾方面展開：①補齊應用能力，提供高效的應用API、適配更多的第三方庫組件，完善ArkUI開發框架，給開發者提供一個更高效的應用開發環境。②賦能開發者，提供各種激勵，建立應用上架、應用商城等，讓開發者更有動力開發OpenHarmony應用。③拓展應用廠家，與頭部應用廠家建立聯合開發機制，加速頭部應用支持OpenHarmony，共同建設應用生態；賦能中小應用廠家、開發者，幫助他們解決OpenHarmony應用開發過程中的問題，實現應用生態的突破。