核心观点
鸿蒙系统长期有望成为世界第三大操作系统,带动我国基础软硬件等领域发展。操作系统作为计算机硬件与程序之间的中介,天然形成以其为核心的产品生态。
HarmonyOS2于2021年6月正式发布,是由华为研发、基于微内核设计、全场景的分布式操作系统。这一系统面向万物互联时代,助力解决物联网碎片化等痛点,我们认为长期有望成为世界第三大操作系统,并带动我国基础软硬件领域发展。
全球操作系统市场由少数产品主导,市场规模约370亿美元。操作系统具有平台产品属性,由少数产品主导。当前全球操作系统市场上,Android、Windows和iOS+OSX占据超95%份额。根据Statista预计,2021年全球操作系统市场规模约373.2亿美元。
操作系统生态空间更为可观,可达万亿级别。操作系统提供商在可以获得授权费外,还会通过应用市场、地图、邮件、搜索引擎等基础服务获取佣金或广告收入,2020年仅全球智能手机应用市场佣金就超过277亿美元。除此以外,操作系统会影响用户使用体验,优秀的操作系统将带动相关硬件、软件销售。对标苹果2020年总营收达2745亿美元,鸿蒙生态建成后,产值或可达万亿元人民币。
鸿蒙系统是为万物互联而设计的,具有许多优点。红盟系统是为万物互联新时代的全貌而开发的基于微内核的分布式系统。与传统的针对特定类型设备的宏内核和系统相比,鸿蒙系统有很多优点:一是适应不同存储容量的设备,从操作系统的底层实现统一;其次,通过分布式技术,可以实现硬件的自由组合、集成,充分发挥不同设备的特点;三是在开发中重用多个终端的业务逻辑和接口逻辑,提高开发效率;第四,采用统一的极简交互模式,降低用户学习成本;第五,采用分布式安全,突破单一设备的限制。借助这些优势,鸿蒙系统能够更好地解决物联网的痛点,服务于华为消费者的业务转型。
生态系统建设是打破红蒙体制现状的必由之路。作为平台产品,操作系统的开发不仅可以依靠操作系统本身及其开发者,还可以依靠大多数厂商和开发者形成的生态的共同推动。华为通过开源openharmony、打造和谐生态品牌、加快设备升级等方式,加快鸿蒙生态圈建设,吸引更多厂商和开发商作为合作伙伴,突破市场份额临界点,尽快打造生态护城河
鸿蒙系统的发布,为中国基础软硬件的发展带来了新的机遇。我们判断四条主要投资路线。鸿蒙系统的发布,为中国产业生态带来了新时代基础软硬件和物联网发展的新机遇。我们判断,鸿蒙生态有四条主要投资线:一是鸿蒙生态基础硬件设备供应商提供生产、制造和开发鸿蒙设备所需的硬件,如开发板、芯片等,包括润和软件、紫光股份有限公司;二是鸿蒙生态软件开发商参与鸿蒙操作系统、鸿蒙应用程序等软件的开发,包括中软国际、澄迈科技、软通电源(未上市)等;第三,华为的汽车业务合作伙伴,如汽车企业、零部件供应商和相关软件供应商,与华为共同构建优势互补的生态系统,推动未来重要智能终端车机的发展,包括中科创达、小康股份、骏盛电子、,华阳集团等;第四,使用鸿蒙应用提供服务的厂商,特别是操作系统中预装的第三方软件,获得了金山办公、万兴科技等众多鸿蒙生态用户的祝福。
全球操作系统当前市场规模约370亿美元,鸿蒙长期有望成为世界第三大操作系统
操作系统当前格局:Android、Windows和iOS+OSX占据超95%份额
操作系统(OS,Operatingsystem)是管理计算机硬件、软件资源并为计算机程序提供通用服务的系统软件,作为计算机硬件与程序之间的中介。
操作系统需要处理管理和配置内存、确定系统资源供需优先级、控制输入输出设备、操作网络和管理文件系统等基本事务,并为用户提供与系统交互的操作界面。操作系统按应用领域可分为服务器操作系统、桌面操作系统和嵌入式操作系统。它拥有从手机、游戏机到服务器和超级计算机的操作系统。
操作系统作为平台产品,市场呈现少数产品主导的形势。操作系统连接计算机用户和应用程序开发者、硬件开发者,具有平台产品属性。平台产品具有特殊性,两侧均有用户,其平台价值随着平台匹配双方的需求增加而增长,对任何给定用户的价值在很大程度上取决于网络另一侧的用户数量,两群体互相吸引形成“网络效应”。
对于平台产品而言,用户的多重所有权成本越高,横向网络效应越大,则更多用户倾向于在同一平台上活动,平台的规模收益增加。操作系统属于此类平台产品。使用多个操作系统需要额外的硬件、软件和学习成本。同一操作系统易于实现共享等功能。因此,经过多年的发展和竞争,操作系统市场最终呈现出以少数产品为主的局面。
当前Android、Windows和iOS+OSX占据全球操作系统市场超95%份额:
根据Statcounter统计,截至2021年5月,手机、平板、台式电脑组成的操作系统整体市场中Android、Windows和iOS+OSX全球市占率分别为41.42%、30.86%和16.09%+6.65%,共占据95.02%份额;中国市占率分别为50.49%、29.27%和13.89%+1.67%,共占据95.32%份额。
具体至手机领域,Android和iOS占据绝大部分市场,全球市占率分别为72.72%和26.46%,中国市占率分别为78.56%和20.45%。桌面操作系统中,Windows、OSX和Linux全球市占率分别为73.54%、15.87%和2.68%,中国市占率分别为83.67%、4.79%和0.42%。
Android是智能手机操作系统市场的霸主,占据全球智能手机市场超72%份额:
Android是一个基于Linux内核的开源操作系统,主要应用于智能手机和平板电脑等触屏移动设备。Android公司成立于2003年,早期方向是开发面向数码相机的操作系统,但是由于相机的市场规模有限,加上智能手机市场快速发展,Android公司在2004年将研发产品定位为可以与Symbian和Windows竞争的手机操作系统。
谷歌在2005年收购Android公司并接手研发,在2007年11月正式发布Android系统,并于2008年9月推出了第一款商用Android设备HTCDream。Android系统自推出后,市场份额不断扩大,截至2010年底,其在全球智能手机市场的份额已增长到33%,超过微软和塞班系统,成为最畅销的智能手机平台。
2011年11月,全球市场上有超过2亿台安卓设备,并在随后几年保持快速增长。到2014年,全球安卓设备数量已超过10亿台。2021年第一季度,安卓手机占智能手机出货量的83%。到2021年3月,安卓系统的市场份额为71%,谷歌市场的应用数量达到292万;安卓系统每月有超过30亿活跃用户,是目前使用最多的操作系统。目前,安卓的最新版本是安卓11。
iOS坐稳第二大智能手机操作系统,占据全球智能手机市场份额超26%:
iOS是苹果公司为其移动设备所开发的专有移动操作系统,为其公司的许多移动设备提供操作界面,是继Android后全球第二大最受欢迎的移动操作系统。2007年,iOS随着第一代iPhone首次推出,随后陆续应用到iPod和iPad设备。
2008年7月,iOS应用商店开放并提供500款应用。截至2011年底,iOS占据了60%的智能手机和平板电脑市场份额。2015年,使用iOS的设备销量达到10亿台。苹果公司通常每年对iOS进行一次重要更新,并分别于2015年和2019年推出专用于AppleWatch和iPad的watchOS和iPadOS操作系统。
截至2020年底,iPhone总共销售18.5亿台,活跃用户达10.42亿,iPad销量达5.58亿台,苹果应用商店包含340万个应用程序和9.3万个游戏;iOS系统在智能手机中市场份额占比约为27%,2021年1季度在智能手机中出货量占比17%,是当下使用规模第二大的移动操作系统。目前,iOS系统的最新版本是iOS14,于2020年9月16日正式发布。
Windows占据全球桌面操作系统市场大部分份额。Windows系统是微软公司以图形用户界面为主推出的一系列专有商业软件操作系统,于1983年开始研发,并于1985年问世。随后微软公司推出了可以在其他平台运行的操作系统,包括移动设备、服务器和嵌入式系统等等。Windows的初代系统发行于1985年,但并没有引起过多关注。1990年5月Windows3.0发行,并在六个月内销售了200万份,以压倒性的商业成功确定了Windows系统在个人电脑领域的垄断地位。1993年,微软推出服务器操作系统WindowsServerNT。
2000年4月,Windows推出了第一个移动版本PocketPC2000,主要用于掌上电脑。2001年10月,PocketPC2002发布,首次可适用于智能手机。随后微软公司推出WindowsMobile操作系统,主要用于智能手机、个人数字终端、随身音乐播放器等。
2010年10月,微软公司发布智能手机操作系统WindowsPhone7.0。2019年12月,微软结束了移动端的开发,并停止对Windows10Mobile的支持。截止2021年4月,Windows系统在全平台的市场份额为32%,其中在电脑市场占有75%的份额,而在平板电脑和手机市场的份额分别仅有0.06%和0.02%。2021年6月24日,微软正式发布下一代桌面操作系统Windows11,并将于当年晚些时候向用户推送。
全球操作系统市场规模约370亿美元,生态价值空间更为可观
全球操作系统市场规模约370亿美元,增长较平稳。PC、平板电脑、智能手机等终端设备市场已发展多年,渗透率提升空间有限,全球销量较为平稳。作为电子终端设备中连接计算机硬件与程序之间的中介,操作系统的市场规模也较为稳定。根据Statista预计,2021年全球操作系统市场规模约373.2亿美元,2016年至2021年间年平均复合增长率为2.37%。
微软向OEM厂商或其他用户收取操作系统授权费,谷歌仅向欧盟地区收取。微软作为桌面操作系统市场的霸主,向预装Windows系统的OEM厂商收取授权费;个人用户也可以通过官网购买授权,其中国内Windows10家庭版售价1088元,专业版售价1817元。在2019财年,微软披露的年报显示,Windows及其相关业务收入为223亿美元。2018年10月,谷歌开始向欧盟使用安卓操作系统的设备收取最低2.5美元和最高40美元的授权费,作为对欧盟判决谷歌43.4亿欧元罚款的反击。目前,谷歌在其他地区没有直接授权操作系统付费。苹果的iOS系统只用于自己生产和销售的硬件设备,因此没有操作系统的收费授权。
除授权费外,操作系统生态空间可观,仅智能手机应用市场佣金全球约为277亿美元。操作系统是管理计算机硬件、软件资源,并为计算机程序提供通用服务的系统软件,其与计算设备的硬件、应用软件共同为用户提供服务,同时操作系统具有平台属性,因此往往会形成以操作系统为核心的产品生态。
为了发展产品生态,形成网络效应,操作系统提供商往往少收或不收授权费,而对其提供的基础服务进行收费。他们预装的软件程序在市场竞争中也有一定的优势,形成了自己独特的商业模式。例如,操作系统提供商将向其提供的应用商店服务收取佣金。谷歌规定,开发商一年前100万美元的收入将收取15%的佣金,然后收取30%;苹果规定,去年净销售额不足100万美元的软件开发商的佣金率将降至15%,其余将收取30%。
据统计,2020年Android和iOS应用收入共1110亿美元,如果按照25%的平均佣金费率计算,仅智能手机应用市场佣金全球约为277亿美元。此外操作系统提供商预装的地图、搜索引擎、邮件等软件也将为其提供可观的广告等收入。
鸿蒙系统长期有望成为世界第三大操作系统,生态产值或可达万亿
作为物联网时代的操作系统,鸿蒙系统有望在很长一段时间内成为世界第三大操作系统。经过多年的消费业务发展,华为已经积累了一大批华为和辉煌的品牌用户。从2016年到2020年的五年间,华为全球手机出货量达到9.3亿部。此外,华为消费业务首席执行官于成东在华为mate40系列全球在线大会上介绍,华为应用市场月直播用户已超过5亿。随着华为不断推进设备升级计划,叠加物联网时代的到来,智能终端设备数量快速增长。我们相信,微内核设计和分布式鸿蒙操作系统有望在很长一段时间内超越IOS,成为世界第三大操作系统。
鸿蒙生态产值对标苹果可达万亿。操作系统会影响硬件设备和软件服务的用户体验,从而影响用户对相关硬件设备和软件服务的购买。所以操作系统的生态往往覆盖面广,界限不清晰。基本封闭的软硬件生态系统苹果,可作为鸿蒙生态产值的参考。苹果2020财年总收入2745亿美元,其中硬件收入2207亿美元,服务收入538亿美元。可以预测,鸿蒙操作系统成为世界第三大操作系统后,生态产值可能达到万亿元。
2021年发布鸿蒙OS2.0,针对万物互联具备多种优势
华为2021年发布鸿蒙OS2.0,解决物联网发展痛点
物联网目前存在痛点,万物互联尚需发展。物联网是未来发展趋势。物联网(InternetofThings,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。互联网的发展经历了PC互联网、移动互联网阶段,人与人之间可以凭借智能手机、平板电脑等随时随地连接。
物联网在此基础上进一步拓展形成,可以使物与物、人与物之间通过通信、数据传输进行互联,结合大数据、边缘计算、人工智能、机器学习等技术,提高生产率、便利生活,是未来的发展趋势。
目前,物联网的发展存在着兼容性差、碎片化等痛点。物联网的发展具有碎片化和碎片化的特点。首先,由于物联网的应用需求、设备形式和技术选择的多样性,仅无线通信技术就有不同的连接方式,如蓝牙、Wi-Fi、NFC、ZigBee、subghz、线程、蚂蚁和Z-Wave等;其次,物联网厂商希望加强用户粘性和品牌建设,注重加强自身生态建设,导致不同生态系统之间兼容性差,信息流差。这些现状阻碍了物联网的发展,跨系统发展带来了更高的学习成本;产品选择有限,操作繁琐;物联网信息无法交换,物联网信息的优势无法充分利用。为了实现物联网,进一步提高生产效率,方便生活,物联网需要突破信息壁垒,及时高效地分析和使用物联网数据。
类比PC互联网、移动互联网时代,推进物联网发展也需要专业操作系统支持。PC互联网时代,Windows操作系统主打图形化操作,直观简洁的操作模式替代了Linux系统的命令行操作,能够使非专业人士便捷使用,推动了PC互联网发展。移动互联网时代,iOS操作系统和Android操作系统的推出,重新定义了手机,APP应用程序拓展了手机功能。物联网发展也离不开适应物联网特点的专业操作系统支持,提升开发者和用户的体验。
美科技竞争激烈,华为受制裁影响严重。华为作为通信领域领先企业,受到美国围堵、制裁。随着中国科学技术的进步,国内以华为、中兴、海康威视等为代表的高科技企业不断发展,威胁到了美国的科技领先优势。在5G通信技术方面,华为、中兴等中国企业领跑全球,根据IPlytics统计,华为、中兴的5G专利申报数占全球比例分别为15.39%、9.81%(截至2021年2月),成为了美国科技竞争下被围堵、制裁的重点对象。
2019年5月15日,美国宣布华为及其子公司将被列入出口管制的“实体清单”。未经美国政府批准,华为将无法从美国企业购买组件;2020年5月15日,美国商务部要求使用美国设备和技术的外国半导体公司在向中国提供出口商品之前,必须获得美国政府的许可;2020年8月17日,美国商务部宣布将对华为及其在实体名单中的海外子公司采取进一步的限制措施,禁止它们收购在美国和国外开发和生产的美国技术和软件。受禁令影响,美光、三星、海力士、台积电、联发科、英特尔、高通、索尼、国泰和中芯国际在2020年9月15日后开始停止与华为的业务往来。华为的智能手机业务正面临芯片中断。
华为的智能手机业务受到美国制裁的严重影响。美国对华为的多次打击对华为的业务产生了影响。根据IDC数据,2020年第四季度,华为智能手机在全球和国内市场的出货量分别同比下降42.53%和34.44%,全球和国内市场份额分别下降6.8个百分点和13.4个百分点。2021年第一季度,华为在全球智能手机出货量前五名中排名下滑;尽管华为的可穿戴设备出货量在2020年第四季度仍保持同比增长,但增长率明显低于前几个季度。2020年11月17日,华为出售其子品牌荣耀相关业务。为了维护企业的生存和发展,华为加快了从云计算到包括智能汽车在内的5g技术相关业务的多元化发展。
鸿蒙系统既是物联网痛点的解决方案,也是华为转型的努力。鸿蒙系统为不同设备协同提供统一基础,解决物联网碎片化痛点。鸿蒙OS系统是面向全场景的分布式操作系统,基于微内核设计,可以覆盖内存从128K到GB级的智能终端设备,真正实现物联网在底层的操作系统的统一,从而打破信息割裂、碎片化的痛点,提高信息交换、利用效率,推动万物互联时代的发展。
鸿蒙系统助力华为消费业务转型。在美国的遏制和制裁下,华为无法获得先进的工艺芯片,这极大地影响了作为其消费业务核心的智能手机产品的生产和销售。通过发布鸿蒙系统,华为开始构建基于底层操作系统、面向物联网时代的鸿蒙生态系统,将单一产品的竞争转化为产品生态竞争,提升用户粘性和竞争壁垒,并结合更多的生态合作力量,帮助企业转型。
华为2012年开始自研操作系统,2021年推出鸿蒙OS2.0。2012年,华为开始规划自有操作系统,标志了鸿蒙操作系统的起点。2017年,鸿蒙内核1.0完成了技术验证。次年,华为将鸿蒙内核2.0应用于终端TEE,并申请“华为鸿蒙”商标。2019年8月9日,鸿蒙OS1.0正式发布,1.0版本是基于开源框架,其关键模块均为自研,率先适配于华为智慧屏。
2020年9月,华为发布了面向第三方设备的开源版鸿蒙操作系统和鸿蒙OS2.0的第一个测试版,支持智能穿戴、汽车和机器等更多设备类别。同年12月,华为在上一版本的基础上,更新了对鸿蒙手机系统的支持,为开发者提供了移动设备的beta功能。2021年,经过两轮公测,6月2日,鸿蒙系统正式开启面向用户公测,开始大规模推送,鸿蒙商业时代正式开启。
鸿蒙系统针对万物互联研发设计,具备多种优势
鸿蒙系统是为万物互联新时代的全貌而开发的基于微内核的分布式系统。与传统的针对特定类型设备的宏内核和系统相比,鸿蒙系统有很多优点:一是适应不同存储容量的设备,从操作系统的底层实现统一;其次,通过分布式技术,可以实现硬件的自由组合、集成,充分发挥不同设备的特点;三是在开发中重用多个终端的业务逻辑和接口逻辑,提高开发效率;第四,采用统一的极简交互模式,降低用户学习成本;第五,采用分布式安全,突破单一设备的限制。借助这些优势,鸿蒙系统能够更好地解决物联网的痛点,服务于华为消费者的业务转型。
微内核设计适配不同内存设备,实现底层操作系统统一。微内核设计使操作系统可以适配轻量级设备。内核是操作系统的核心部分,管理着系统的各种资源,是连接应用程序和硬件的一座桥梁,是直接运行在硬件上的最基础的软件实体。从内核架构来划分,可分为微内核(MicroKernel)和宏内核(MonolithicKernel)。
微核的设计理念是将系统服务的实现与系统的基本操作规则区分开来。它的用户服务和内核服务在不同的地址空间中实现。因此,它具有易于实现和调试、可移植性高、避免单个组件故障导致整个系统崩溃的优点,但也存在执行速度慢、性能有限的问题。宏内核的用户服务和内核服务在同一地址空间中实现。通信成本低,性能高,但体积比微内核大,可移植性差。除了这两种内核之外,还有将宏内核和微内核结合在一起的体系结构,可以成为混合内核。在广泛使用的操作系统中,Linux、Android和Chrome操作系统是宏内核操作系统,而IOS、Mac操作系统和windows是混合内核操作系统。
Harmonyos采用微内核设计,实现不同设备的统一操作系统。微内核具有体积小、可用于轻量级设备的优点;同时,由于其服务进程在不同的地址空间中运行,因此在分布式系统中具有特殊的优势。Harmony操作系统采用微内核设计。Harmonyos遵循从下到上的分层设计:内核层、系统服务层、框架层和应用层。根据“系统>;子系统>;功能/模块”逐级开发系统功能。在多设备部署场景中,支持根据实际需要裁减一些不必要的子系统或功能/模块,进行按需灵活部署,能够适应不同类型的硬件资源和功能需求,实现大或小、大或小平台的可选组件。
内核层采用多内核设计,适配不同内存设备。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。
内核抽象层(KALKernelAbstractLayer)通过屏蔽多内核差异,对上层提供基础的内核能力,包括进程/线程管理、内存管理、文件系统、网络管理和外设管理等。硬件驱动框架(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。
系统服务层提供了鸿蒙系统的核心竞争力。系统服务层是harmonyos的核心功能集,它通过框架层向应用程序提供服务。系统基本能力子系统集为harmonyos多设备上的分布式应用程序的操作、调度、迁移和其他操作提供基本能力。它由分布式软总线、分布式数据管理、分布式任务调度、ark多语言运行库、公共基础库、多模式输入、图形、安全、人工智能等子系统组成。基本软件服务子系统集为harmonyos提供公共和通用软件服务,包括事件通知、电话、多媒体、DFX(designforx)、MSDP&DV和其他子系统。
增强软件服务子系统集为HarmonyOS提供针对不同设备的、差异化的能力增强型软件服务,由智慧屏专有业务、穿戴专有业务、IoT专有业务等子系统组成。硬件服务子系统集为HarmonyOS提供硬件服务,由位置服务、生物特征识别、穿戴专有硬件服务、IoT专有硬件服务等子系统组成。
框架层为应用程序提供服务。框架层为HarmonyOS应用开发提供了Java/C/C++/JS等多语言的用户程序框架和Ability框架,两种UI框架(包括适用于Java语言JavaUI框架、适用于JS语言的JSUI框架),以及各种软硬件服务对外开放的多语言框架API。根据系统的组件化裁剪程度,HarmonyOS设备支持的API也会有所不同。
应用层提供对原子化服务的支持。应用层包括系统应用程序和第三方非系统应用程序。harmonyos的应用包括一个或多个fa(特征能力)或PA(粒子能力)。其中,FA有一个UI界面,提供与用户交互的能力;PA没有UI界面,并提供在后台运行任务和统一数据访问抽象的能力。FA在用户交互过程中所需的后台数据访问也需要相应的PA支持,基于FA/PA开发的应用可以实现特定的业务功能,支持跨设备调度和分发,为用户提供一致高效的应用体验。
使用统一的操作系统建立不同大小的设备网络,打破物联网的碎片化。鸿蒙系统的微内核设计和可裁剪的子系统/功能/模块设计,使其能够应用于不同尺寸和要求的终端设备,适应对功耗、体积和成本进行严格控制的物联网设备。通过在底层使用统一的操作系统,降低设备之间的通信成本,提高物联网的运营效率,将有助于打破物联网的碎片化和碎片化局面,实现高质量的应用。
领先分布式技术,实现自由硬件组合,打造超级终端。免费硬件组合是消费电子设备发展的新飞跃。从手机的发展历史来看,传统功能机只能实现通话、短信等单一功能体验;智能手机可以通过用户自主选择安装app,满足丰富多彩的个性化需求,取代传统功能机。然而,智能手机的应用仍然受到自身硬件条件的限制。在与其他设备的连接中存在延迟、同步等问题,不能很好地实现多设备协作。随着物联网时代的到来,用户往往使用多种功能各异的智能设备,未来数量还会进一步增加。如何充分发挥每台设备的独特优势,实现协同,覆盖更多的应用场景,让用户自由组合硬件,将是消费类电子设备发展的新飞跃。
华为通过领先的分布式技术提升跨设备连接效果,自由硬件组合不再是梦想。鸿蒙系统通过分布式软总线、分布式设备虚拟化、分布式数据管理、分布式任务调度等关键技术,在多种设备之间能够实现硬件互助、资源共享,构建场景化的超级终端。如使用多个手机或数码相机构成超级终端,实现多机位拍摄;使用音箱或耳机、智慧屏、手机等构成超级终端,提升影音娱乐效果。
领先分布式技术,实现自由硬件组合,打造超级终端。免费硬件组合是消费电子设备发展的新飞跃。从手机的发展历史来看,传统功能机只能实现通话、短信等单一功能体验;智能手机可以通过用户自主选择安装app,满足丰富多彩的个性化需求,取代传统功能机。然而,智能手机的应用仍然受到自身硬件条件的限制。在与其他设备的连接中存在延迟、同步等问题,不能很好地实现多设备协作。随着物联网时代的到来,用户往往使用多种功能各异的智能设备,未来数量还会进一步增加。如何充分发挥每台设备的独特优势,实现协同,覆盖更多的应用场景,让用户自由组合硬件,将是消费类电子设备发展的新飞跃。
分布式设备虚拟化融合不同设备资源。分布式设备虚拟化平台可以实现不同设备的资源融合、设备管理、数据处理,多种设备共同形成一个超级虚拟终端。针对不同类型的任务,为用户匹配并选择能力合适的执行硬件,让业务连续地在不同设备间流转,充分发挥不同设备的能力优势,如显示能力、摄像能力、音频能力、交互能力以及传感器能力等。
分布式数据管理使数据能够突破单个设备的限制。分布式数据管理是基于分布式软总线的能力,实现应用数据和用户数据的分布式管理。用户数据不再绑定到单个物理设备,业务逻辑与数据存储分离。跨设备数据处理与本地数据处理一样方便快捷,开发者可以轻松实现全场景、多设备下的数据存储、共享和访问,为创造一致流畅的用户体验创造基础条件。其分布式文件系统的远程读写能力是微软Samba系统的四倍,基本实现了跨设备文件传输,接近设备内文件传输的水平;分布式数据库的OPS性能是Android ContentProvider的1.3倍,跨设备的数据读取速度超过同一设备中不同应用之间的数据读取速度;分布式检索的性能是ioscorespot-light的1.2倍。
分布式任务调度实现跨设备资源配置。分布式任务调度基于分布式软总线、分布式数据管理、分布式Profile等技术特性,构建统一的分布式服务管理(发现、同步、注册、调用)机制,支持对跨设备的应用进行远程启动、远程调用、远程连接以及迁移等操作,能够根据不同设备的能力、位置、业务运行状态、资源使用情况,以及用户的习惯和意图,选择合适的设备运行分布式任务。
一次开发多端部署,提升开发效率。HarmonyOS提供了用户程序框架、Ability框架以及UI框架,支持应用开发过程中多终端的业务逻辑和界面逻辑进行复用,能够实现应用的一次开发、多端部署,提升了跨设备应用的开发效率。其中,UI框架支持Java和JS两种开发语言,并提供了丰富的多态控件,可以在手机、平板、智能穿戴、智慧屏、车机上显示不同的UI效果。采用业界主流设计方式,提供多种响应式布局方案,支持栅格化布局,满足不同屏幕的界面适配能力。
降低多端开发成本,适应万物互联的新时代。由于不同类型终端设备的硬件条件不同,软件往往需要开发不同的版本,如手机版、平板电脑版、智能手环/手表版、智能大屏幕版等。,这需要更长的开发时间和更高的开发成本。因此,软件开放者往往专注于主要平台的开发和更新,导致其他平台的软件体验不佳。在万物互联的新时代,智能设备的数量和类型将显著增加。要实现更好的跨平台体验和多设备协作,开发者需要在不同的终端上进行开发。鸿蒙系统的多端部署一次开发,可以有效降低多端开发成本,促进物联网的高效建设。
统一的极简交互克服了阻碍物联网发展的学习成本。目前,物联网的连接比较繁琐,阻碍了物联网的推广。物联网设备的连接需要经过发现、配对、连接、组合、验证等步骤。目前,大多数用户仍然需要自己进行多步操作。一般来说,设备管理需要安装专用软件。复杂而繁琐的操作使得相当数量的消费者无法进入物联网时代。据统计,购买智能设备的消费者的智能设备app安装率不到10%,使用智能功能的消费者不到5%,这大大阻碍了物联网的发展。
鸿蒙通过统一的极简互动,让更多用户享受物联网的便利。华为为鸿蒙系统开发了碰一碰功能的多终端业务协同技术。凭借NFC短程通信协议,华为向移动应用和第三方设备开放了多设备触摸交互能力。配备鸿蒙系统的智能设备可以在不安装许多应用程序的情况下成功地与手机建立轻触式连接。通过简单统一的交互方式,为用户提供从手机到外围设备无缝切换的终极体验和多种业务,解决了跨设备连接困难、设备分布网络困难、应用传输困难的问题。这将扩大物联网智能设备的用户群体,如过去因不熟悉智能产品操作而放弃使用的老人、儿童等,提高物联网智能设备的购买意愿,更好地促进动物网络化的生态发展。
分布式安全,突破单个设备单维度局限,鸿蒙系统通过分布式安全技术,突破单个设备单维度局限。鸿蒙操作系统极大地便利了多设备连接与协同,也使其安全验证可以突破单设备、单维度的局限,利用多个终端的数据及验证方式实现更高等级防护。鸿蒙系统的分布式安全包括分布式多端协同身份认证来保证正确的人;通过在分布式终端上构筑可信运行环境来保证正确的设备;通过分布式数据在跨终端流动的过程中,对数据进行分类分级管理来保证正确地使用数据等。
鸿蒙的破局之路:生态体系建设
操作系统的发展离不开生态的发展。操作系统作为平台产品,连接着设备商、开发者、消费者等用户,平台价值随着平台匹配的需求增加而增长。操作系统的发展并不能仅仅依靠操作系统本身和其开发者推动,而是需要依靠广大厂商、开发者形成的生态的共同推动。目前,市占率较高的操作系Android、Windows、iOS等都形成了较为成熟的应用生态。
开源OpenHarmony,促进厂商、开发者共同建设
顺应国际软件开发趋势,我国也启动开源生态建设。开放原子开源基金会成立于2020年6月15日,是致力于开源产业公益事业的非营利性独立法人机构,也是中国首个以开源为主题的基金会。
目前基金会旗下共有8个孵化项目,分别是ZNBase、XuperChain、OpenHarmony、PIKA、TKEStack、UBML、TencentOSTiny和AliOSThings。该基金会提供基础服务、法律服务、IT设施和基础服务以及社区运营管理四类大的服务方向。
服务范围包括开源软件、开源硬件、开源芯片和开源内容,并为各种开源项目提供中立的知识产权保护,以确保项目的可持续发展不受第三方影响。现阶段,中国基金会有十个铂捐赠者,分别是:阿里巴巴、百度、华为、浪潮、360、腾讯、招商银行、中软国际、趣链科技和JD。
华为捐赠鸿蒙系统核心基础架构OpenHarmony。2020年9月,华为将开源项目OpenHarmony捐赠给基金会,加入孵化。2020年12月博泰、华为、京东、润和、亿咖通、中科院软件所、中软国际七家单位在基金会的组织下成立了OpenHarmony项目群工作委员会,开始对OpenHarmony进行社区治理。截至2021年5月,信通院泰尔实验室、好叭科技、华秋电子、软通动力、思必拓科技等单位正陆续协商加入项目群过程中。2021年6月1日,开源基金会正式发OpenHarmony2.0Canary。
OpenHarmony开源项目推动相关生态建设OpenHarmony项目的目标是面向全场景、全连接、全智能时代,基于开源的方式,构建智能终端设备操作系统的框架和平台,促进万物互联产业的繁荣发展。基于OpenHarmony1.0&;2.0,OpenHarmony系统基本完整,可覆盖100K级内存及以上的全系列终端设备。OpenHarmony2.0自主研发,与Android不兼容。许多开发合作伙伴将以开源社区为中心,分阶段快速迭代,不断提高系统能力,逐步构建面向万物互联时代的OpenHarmony生态。对全球感兴趣,有需要的组织和个人可以基于开源项目章程参与OpenHarmony开源项目,实现共商、共建、共享、共赢。截至2021年5月31日,已有240多家共建企业、共建机构和个人贡献者参与了项目。
Android是HarmonyOS生态建设的标杆。在目前的两大主流智能手机操作系统中,iOS采用闭源方式来更好地适应自己的硬件,而Android采用开源方式来吸引更多的制造商和开发商共同开发和建设。2005年,Android被谷歌收购,2007年11月,谷歌与84家硬件制造商、软件开发商和电信运营商建立了一个开放的手机联盟,共同开发和Android系统。然后Google通过Apache开源许可证的授权发布了Android的源代码,开源项目名称为AOSP(AndroidOpenSourceProject)。谷歌在AOSP开源代码的基础上,开发了谷歌移动服务GMS(GoogleMobileService),包括谷歌地图、谷歌邮件、谷歌应用商店等服务,共同构成了我们使用的Android系统。
AOSP是开源代码不受使用限制,但GMS的使用需要谷歌的同意与授权,受欧盟对谷歌的反垄断罚款影响,谷歌于2019年2月1日开始,对欧盟手机厂商进行收费,安装GMS的每台设备最高收取40美元的授权费。国内各手机厂商的操作系统如MIUI、ColorOS等都是基于Android系统进一步开发优化产生的。HarmonyOS生态的建设思路与Android较为相似。也采取了开源代码加华为移动服务HMS的形式。
全新生态品牌HarmonyOSConnect,
统一消费者、伙伴认知
华为提出了全场景的1-8-N战略。2019年3月14日,华为首次提出1-8-N战略,6月,华为更新了其含义。1是指智能手机;8是指AR/VR设备、电脑、平板、智能大屏幕、可穿戴设备、音箱、耳机、汽车等8种重点产品;N是指其他物联网设备,涵盖移动办公、智能家居、智能出行、运动健康、视听娱乐五大场景。1和8包含的产品主要由华为生产,N主要来自合作伙伴。此外,华为还为设备之间的连接提供支持,如HUAWEIShare和Hilink。华为计划通过1-8-N战略打造全场景智能生活生态,从手机产品作为消费业务的核心转向万物互联布局。
华为启用全新品牌HarmonyOSConnect。2021年5月18日,在上海的HarmonyOSConnect伙伴峰会上,华为正式宣布升级全场景智慧生态的硬件生态品牌,将HUAWEIHiLink与PoweredbyHarmonyOS两大品牌全面升级为HarmonyOSConnect。HarmonyOSConnect生态合作伙伴计划,是华为1+8+N全场景战略的落地计划,依托华为HMSCore、HarmonyOS、硬件、芯片、云服务等软硬件开放能力,为设备商、解决方案提供商、模组商等广大智能硬件合作伙伴提供全方位赋能,如连接、AI、安全、运营、渠道等,使合作伙伴设备快速融入华为1+8+N的全场景智慧生活,实现商业共赢。
目前已有多家企业加入生态合作伙伴计划,生态建设逐步开展。自2021年6月2日,HarmonyOS2.0版本正式发布,鸿蒙生态建设成为相关厂商焦点。根据公开报道,已有数百家企业加入HarmonyOSConnect,知名家电企业美的、九阳、老板电器、方太、苏泊尔等都已有搭载了鸿蒙系统的家电产品在售。
华为着力推进开源进度和设备升级计划,尽快突破市占率临界点
鸿蒙生态建设需要尽快突破网络临界点。网络临界点是指网络产生的价值超过产品本身和竞争产品价值的点。只有达到临界点,才能充分利用其网络效应所提供的防御能力。因此,对于操作系统等平台产品,挑战往往是建立足够的初始价值,以鼓励早期采用者开始使用该产品。华为消费业务AI和智能全场景业务部副总裁杨海松在接受采访时表示,16%的市场份额是操作系统的基本生存底线。因此,他设定了2021年将有3亿台设备(1亿台外部设备)配备鸿蒙系统的目标。华为通过推进开源和设备升级计划的进展,尽快实现了鸿蒙系统的市场份额目标。
华为将进一步进行鸿蒙系统开源。华为计划于2021年10月以后,上线第三阶段的鸿蒙系统源代码,面向内存4GB以上的设备。这将极大提升OpenHarmony的开源进度和适用范围,吸引更多厂商进入鸿蒙生态建设。目前主流智能手机操作系统iOS和Android大版本更新时间间隔往往在一年左右,因此我们预测鸿蒙将于2022-2023年完成第四阶段代码建设,“1+8+N”全场景战略中的智能汽车生态建成;2025年鸿蒙将完成第五阶段代码建设,成为主流操作系统。
华为推进设备升级计划。华为设备是鸿蒙系统的生态的核心和基础,其升级鸿蒙系统的进度相当程度上决定了鸿蒙生态的建设进度。在HarmonyOS2.0版本发布会后,华为公布了百机升级计划,Mate40、P40等较近期发行的机型可以直接升级,后续还会对过去的机型包括荣耀品牌机型安排升级。
而在实际的升级工作中,可升级的设备型号覆盖快于原有计划,HUAWEIMate20X系列、HUAWEIP30系列、HUAWEIMateX等计划在2021年第4季度升级的机型和HUAWEInova5系列等计划在2022年上半年升级的机型,目前已进入公测阶段;HUAWEIP20系列、HUAWEIMate10系列等计划在2022年上半年升级的机型也进入了内测阶段。2021年7月29日,华为宣布HarmonyOS2升级用户已经突破4000万。
华为消费者BG软件部总裁王成录将2021年鸿蒙设备装机量目标定为3.6亿台,后年将达到12.3亿台,显示了充分的信心,将大大推动鸿蒙生态建设。
物联网生态是未来竞争的重点,已有多家企业进行布局
谷歌推出FuchsiaOS,作为其物联网时代下一代操作系统,FuchsiaOS是谷歌开发的基于微内核的操作系统。与基于Linux内核的ChromeOS和Android等不同,Fuchsia基于新的名为Zircon的微内核,支持arm64和x86-64架构,支持C、C++、Rust、Go、Python、Dart等语言。其微内核并不追求极简,有超过170个系统调用,远远超过典型的微内核,更注重实用性。Fuchsia的设计目标之一是可运行在众多的设备上,包括移动电话和个人电脑。
FuchsiaOS已其NestHub产品上更新。2016年8月,媒体报道了Google正在开发一个名为“Fuchsia”的可以跨平台运行的新操作系统。2019年6月28日,FuchsiaOS的开发者网站Fuchsia.dev正式上线。2020年12月8日,FuchsiaOS首次在GoogleOpenSource博客亮相。2021年5月25日,谷歌向初代NestHub智能显示器推送FuchsiaOS,但其UI和功能并不会出现变化,只是将运行FuchsiaOS并替换其原有的基于Linux内核的CastOS。
Fuchsiaos基于模块化设计。Fuchsiaos的设计原则包括安全性、可更新性、开源和实用性。在这些设计原则的指导下,Fuchsiaos采用模块化设计。几乎所有东西都是一个模块和一个可执行软件单元。每个模块执行特定的任务,并且可以与其他模块组合以实现复杂的应用程序。用户可以根据需要组装模块以形成应用程序。组件框架是在fuchsia上运行所有组件的框架。包(package)是FuchsiaOS中的配送单位。模块及其相关文件和映像通常通过包分发。
鸿蒙系统与FuchsiaOS的对比。鸿蒙系统与FuchsiaOS都采用了微内核、模块化设计,以达到适配不同内存的硬件设备的目标。但在具体微内核选择上,华为采用了Linuxkernel、LiteOS等多内核,谷歌则采用了全新的Zicon内核。鸿蒙系统与FuchsiaOS都是面向跨平台设备,但鸿蒙系统明确为分布式系统,而FuchsiaOS还没有相关信息。
目前鸿蒙系统应用是领先于FuchsiaOS已进入实际大规模公测阶段,而FuchsiaOS仅向其一款设备推送更新作为测试并尚未正式举办发布会。鸿蒙系统与FuchsiaOS的定位较为相似,都是面向未来万物互联时代开发,未来存在竞争关系,但FuchsiaOS发展可能受到相当成熟的Android生态影响。
小米推出XiaomiVela物联网嵌入式软件平台,专注轻量级设备小米推出XiaomiVela物联网嵌入式软件平台。XiaomiVela软件平台于2020年11月在2020年小米开发者大会上宣布,是基于开源嵌入式操作系统NuttX打造的物联网软件平台,能够运行在各种芯片平台,尤其适合物联网设备。当前物联网市场是巨大但碎片化的,物联网产品之间和技术之间都有相当多的差异。XiaomiVela致力于打通所有应用场景、打通碎片化的IoT应用,为物联网的繁荣构建基础设施。
XiaomiVela主要分为三部分,分别是底层的Nuttx内核、上层的Vela应用框架和开发者工具。底层Nuttx内核提供最基本的任务调度、跨进程间通信、文件系统等OS功能,也提供简洁高效的设备驱动、轻量级的TCP/IP协议栈、电源管理等组件。
Vela应用框架分为两层,下层是为扩展系统服务而提供的通用应用框架,包括蓝牙通信组件、安全组件、OTA服务、数据本地存储服务以及对图形用户界面和脚本语言的支持;上层主要是针对不同的物联网应用开发的,如针对多媒体应用的MultimediaFramework、针对传感器开发的SensorFramework等。
鸿蒙系统与XiaomiVela的对比。鸿蒙系统与XiaomiVela都采用了微内核架构,分别提出了模块化和可剪裁的概念。在具体微内核选择上,华为采用了Linuxkernel、LiteOS等多内核,小米则采用了开源的Nuttx内核。鸿蒙系统是面向的是跨平台设备,目标建设新的万物互联生态;而XiaomiVela则针对算力受限的轻量级设备,与Linux、Android互补共生。
鸿蒙系统明确为分布式系统,而XiaomiVela还没有相关信息。目前鸿蒙系统应用是领先于XiaomiVela已进入实际大规模公测阶段,而XiaomiVela已支持小米IoT模组,但还尚未有外部测试。小米经过多年布局和发展,已经形成了较为完善的封闭米家生态链,易于XiaomiVela的应用和推广,但未来生态扩展较为受限。
鸿蒙系统既占据优势,也面临挑战。相比于其他面向万物互联时代的操作系统,鸿蒙系统具有分布式、统一OS等优势,大规模公测阶段的应用进度也较为领先,多年来华为也积累了大量的用户和设备。同时由于美国制裁,华为无法使用Android系统,较少受旧有生态桎梏。但鸿蒙系统也面临着不少挑战。
由于华为无法得到先进制程芯片,其“1+8+N”战略的核心手机业务无法正常开展,必须主要依靠存量客户升级系统,对生态建设较为不利。此外,华为战略的“N”部分主要依靠生态伙伴支持,存在推广进度较慢的风险。华为鸿蒙系统的发布,标志着其从应用层面向操作系统底层的升级,不仅为华为本身带来机遇,也为鸿蒙生态乃至中国软件生态带来了新的机遇。
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