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本文转载自 OpenHarmony TSC 官网微信公众号《峰会回顾第 8 期 | OpenHarmony 分布式硬件关键技术》
演讲嘉宾 | 李 刚
回顾整顿 | 廖 涛
排版校对 | 李萍萍
嘉宾简介
李刚，华为 OpenHarmony 技术专家，OpenHarmony 分布式硬件技术负责人。次要负责 OpenHarmony 分布式硬件架构设计以及华为多设施协同方向的钻研。
内容起源
第一届凋谢原子开源基金会 OpenHarmony 技术峰会——生态与互联分论坛
视频回顾
视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1JM4y1h7vt/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=7698a9a8f356782831d27fbc26289bf5
正 文 内 容
OpenHarmony 是一款面向未来万物互联场景的操作系统，其设计采纳了分布式架构。那么 OpenHarmony 相比于传统操作系统有哪些要害的分布式技术呢？华为分布式硬件技术专家李刚在第一届 OpenHarmony 技术峰会上给大家带来了几点分享。
01►分布式硬件设计理念
从智能终端的发展趋势来看，繁多智能智能终端硬件曾经越来越难以满足用户对全场景的要求，面临倒退瓶颈：因为体积的限度，无奈把所有场景所波及的硬件全副退出到一个设施中，且繁多设施也无奈满足所有场景的需要。基于这个事实痛点，多智能终端“组合”而成的“超级终端”应运而生。超级终端能够依据用户冀望，通过分布式技术将多个设施组合起来，使设施间的硬件资源共享，实现硬件的“自在”扩大，并能够在不同的业务场景下，按需组合硬件资源，提供更好的用户体验。例如，通过手机、平板、手表、大屏幕、电脑等智能终端的组合，能够实现多屏幕串联、多摄像头和麦克风交互以及业余传感器安排等性能。
智能终端演进
在这样的趋势下，传统操作系统很难满足开发者的要求。因为传统操作系统只能局限应用单个设施上的硬件，每一个硬件都是割裂运行的，利用也只能在单设施垂直畛域发力，实现跨设施体验老本和复杂度极高。对开发者来说，更心愿可能“跨端”共享硬件，突破硬件 PCB 边界，从而通过软件定义硬件，构建全场景多设施的“超级终端”。分布式硬件技术可能为开发者的上述需要提供助力，因其可能构建硬件资源池，提供按需定义超级终端硬件的能力，反对多路硬件的协同和调度，且可能使硬件能力自适应。
分布式硬件可能带来什么样的新体验呢？例如，在办公场景下，用户能够让各智能终端设备便捷地链接起来，实现硬件能力共享，跨设施、跨零碎利用的操作，无缝传输数据；在出行场景下，用户能够通过将手机和车机组合起来，让利用共享两者的硬件，实现导航、音乐和通话等性能的无缝操作，达到“智慧出行”。对开发者而言，通过程序控制一个远端的设施，仅须要抉择其对应的 ID 即可，其余操作和应用本地设施的形式完全一致。
智慧场景示例
02►跨端分布式硬件的外围挑战
要实现上述的性能和体验，在跨端分布式硬件技术上存在什么挑战呢？
随着超级终端蕴含的设施越来越多，硬件的治理复杂度也随之攀升。每一个设施的硬件，不仅对本设施提供硬件能力，还要为超级终端中的其余设施赋能。因而，操作系统必须提供各设施的治理能力。例如，各硬件状态的更新和同步、硬件抵触的解决、多路并发状况的解决等。多设施间的治理技术，是目前跨端分布式硬件的外围挑战之一。
跨端多硬件治理
在无线网络环境下，带宽无限，硬件调用的时延和成果难以保障。例如，本地相机的时延和拍摄成果是由硬件总线决定的，个别能够达到几十毫秒的时延和 4K 甚至更高的分辨率，且十分稳固。当通过利用远端操控相机时，除了硬件总线，还受到网络信号传输的影响，时延最低只能达到几百毫秒，分辨率也仅能达到 1080P，且稳定很大。无线的不牢靠网络，给硬件时延和成果带来了较大的不确定性。
超级终端硬件调用
在跨端多路硬件并发调用时，硬件协同同步的难度十分高。如上文所述，跨端硬件调度的时延自身就很难保障，当跨端同时调用多个硬件设施时，设施间的同步更难以保障。例如，当利用须要同时操作摄像头和麦克风时，在本地能够通过两者出厂时的调试工作确定其一致性；当跨端近程操作时，因为时延的不确定性，须要操作系统在多个设施间进行硬件协同，大大增加了软件的复杂度。
超级终端多路硬件并发调用
此外，异构智能终端间的硬件兼容性和容错的难度也十分大。设施的不同，导致其各自的系统资源、解决能力、反对的硬件数据处理类型、驱动 I/O 等都存在较大差别，须要进一步思考硬件之间的兼容和容错。例如，手表的解决能力绝对较弱，难以使用电视的 4K 屏幕、高声道立体声喇叭和超高清摄像头等。
03►分布式硬件平台关键技术
第一，OpenHarmony 在设计之初时就采纳了分布式硬件池化架构。通过对各设施能力的形象，构建全局硬件资源池形象模型，对上提供一套对立的硬件形象接口，实现对立治理、即插即用。此外，该架构还反对硬件类型的扩大和按需部署，对逻辑与物理资源进行解耦，能够实现本地和分布式硬件的无差别应用，将来还能够实现基于物理硬件可能定义出不同状态的新的硬件给利用应用，利用开发者只须要调用下层服务的 API 就能够应用，达到软件定义硬件的成果。
分布式硬件池化架构
第二，分布式硬件平台还提供了对立的设施发现和认证框架。反对设施间通过碰、扫、靠等形式进行设施认证。一旦设施通过发现和认证后，设施的硬件就会主动进入硬件资源池，能够共享给其余设施应用。
设施发现和认证框架
第三，分布式硬件平台提供了硬件自适应技术。可能主动进行硬件能力协商，可能通过网络带宽和时延等的感知，在硬件被调用动静调整硬件成果。此外，还提供了自适应转换技术，通过加强算法实现硬件成果的加强。
硬件自适应
第四，分布式硬件平台还提供了硬件协同同步技术。可能在多路中提供毫秒级的时钟同步能力，确保多路硬件设施的一致性。通过硬件时延动静感知技术，在多个设施中动静下发同步策略，保障多个硬件之间同步的体验。
硬件协同同步
在 OpenHarmony3.2 中，分布式硬件平台提供了全新硬件资源池化架构，可能实现相机和屏幕的“超级终端”硬件互助能力。此外，分布式硬件池化架构、设施发现和认证框架等技术也曾经实现了。对于利用开发者来说，在实现多设施协同场景的开发时可能更加便捷，同时也提供了微小的设想空间。
OpenHarmony3.2 分布式硬件性能
04►翻新想法和瞻望
将来，分布式硬件技术能够给多场景提供全新体验。例如，在会议场景下，可能让会议利用同步接入多个设施的摄像头，提供全景画面，实现全方位的视频会议；在影音娱乐场景下，可能轻松地把手机音视频放到电视和音箱上播放，还能够让家里的灯光主动追随电影和音乐进行变动，实现十分震撼的家庭影院的成果。
期待越来越多的开发者参加 OpenHarmony 的生态中来，独特钻研和探讨分布式硬件的技术难题，为将来万物互联新场景赋能。
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