16.4 嵌入式系统软件架构案例分析

16.4.1 鸿蒙操作系统架构案例分析

鸿蒙操作系统 (HarmonyOS) 是华为研制的一款自主版权的操作系统，是一款“面向 未来”、面向全场景(移动办公、运动健康、社交通信、媒体娱乐等)的分布式操作系统。HarmonyOS提出了基于同一套系统能力、适配多种终端形态的 分布式理念，能够支持多种终端设备的能力。

采用分层的层次化设计，从下向上依次为：内核层、系统服务层、框架层和应用层。

1.鸿蒙的层次化分析

1)内核层

内核层主要由内核子系统和驱动子系统组成。

内核子系统： HarmonyOS采用多内核设计，支持针对不同资源受限设备选用适合的OS 内核。

驱动子系统：HarmonyOS 驱动框架 (HDF) 是HarmonyOS硬件生态开放的基础，提供统一外设访问能力和驱动开发、管理框架。

2)系统服务层

系统服务层是HarmonyOS的核心能力集合，通过框架层对应用程序提供服务。包含4 个部分：系统基本能力子系统集、基础软件服务子系统集、增强软件服务子系统集和硬件服务子系统集。

3)框架层

提供多语言程序框架

4)应用层

应用层包括系统应用和第三方非系统应用。

2.鸿蒙操作系统的架构分析

鸿蒙操作系统架构具有4个技术特性：

1)分布式架构首次用于终端OS, 实现跨终端无缝协同

2)确定时延引擎和高性能IPC技术大幅提高系统性能

3)基于微内核架构重塑终端设备可信安全

4)通过统一 IDE 支持一次开发、多端部署，实现跨终端生态共享

16.4.2 面向安全攸关系统的跨领域GENESYS系统架构案例分析

GENESYS(GENeric Embedded SYStem) 是一种跨领域的通用嵌入式架构平台，主要解决了当时嵌入式系统所面临的三方面挑战：

(1)复杂性管理的挑战

(2)系统健壮性的挑战

(3)能量有效使用的挑战

GENESYS整个架构包括两类构成系统：构件和基础平台。

GENESYS架构主要提供了三组服务，即领域无关服务、领域专用服务和 应用专用服务(包括中间件)。

领域无关服务又分为核心服务和选择服务；

领域专用服务又分为领域专用中心服务 (DSC) 和领域专用选择服务 (DSO)。

GENESYS 架构的重要思想是计算与通信的分离，将计算构件和通信设施作为独立构件进行设计。通信设施构件是基于消息传输的风格。构件中的基本交互机制是多播单向消息的交换。

GENESYS 架构将构件归为四类：硬件构件和软件构件、系统构件和应用构件。

架构的主要特征：

精确的构件定位

开放性

三级集成：即芯片级 (Chip Level)、 设备级 (Device Level) 和系统级 (System Level)

分层服务

确定的核心

标准的互联集成

16.4.3 物联网操作系统软件架构案例分析

物联网 (Internet of Things,IoT) 是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

在物联网应用中主要包括三层：感知层、网络传输层和应用层。

FreeRTOS是一款开源的物联网操作系统，主要由 BSP 驱动、内核和组件等组成

物联网操作系统主要特征包括

(1)内核尺寸伸缩性以及整体架构的可扩展性。

(2)内核的实时性。

(3)高可靠性。

(4)低功耗。