【原創(chuàng)】Fuchsia——谷歌未來的OS

發(fā)布人：tuozi241 時間：2021-05-14 來源：工程師

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Fuchsia——谷歌未來的OS

谷歌正在開發(fā)一個新的OS: Fuchsia OS，這個技術團隊放棄了 Linux 架構(gòu)，轉(zhuǎn)而基于自行開發(fā)的微內(nèi)核 Zircon。Fuchsia 不僅可以取代桌面OS Chrome OS，還可以取代為移動設備設計的 Android，盡管 Android占據(jù)了智能手機操作系統(tǒng)85%的市場份額。這個操作系統(tǒng)最終可以取代谷歌現(xiàn)有的操作系統(tǒng)，成為一個跨所有設備的統(tǒng)一系統(tǒng)，但在這個時候說這個還為時過早，因為它還處于試驗階段。

谷歌的Fuchsia是未來的OS嗎? 我們已經(jīng)仔細研究了這個項目。

什么是谷歌Fuchsia？

Fuchsia不僅是介于紅色和藍色之間的顏色，而且是谷歌自2016年以來一直在公眾面前開發(fā)的模塊化、基于版權的實時OS的名稱。該系統(tǒng)是用 c、 c + + 、 Dart、 Go 和 Rust 編寫的，運行在現(xiàn)代64位英特爾ARM 處理器上。

與基于 Linux 的 Android OS 或 Chrome OS 不同，Fuchsia是基于 Zircon內(nèi)核構(gòu)建的，Zircon是谷歌創(chuàng)建的一個新內(nèi)核。與此同時，Armadillo 內(nèi)置在谷歌的 Flutter SDK 中，該軟件用于創(chuàng)建跨平臺的代碼，能夠在多個設備和操作系統(tǒng)上運行。使用 Armadillo，不同的卡片可以在分屏或選項卡界面中拖動使用

RTOS能夠?qū)κ录鞒鲰憫?，并在預定義的時間內(nèi)即時提供處理結(jié)果。

谷歌自己的文檔將該軟件描述為針對“現(xiàn)代手機和現(xiàn)代個人電腦”的“快速處理器”和“大量內(nèi)存”它還明確指出“ Fuchsia 不是 Linux”在 Fuchsia 的 GitHub 頁面上列出了兩位開發(fā)者——一位是谷歌的高級軟件工程師，一位是 Android TV 和 Nexus q 的前工程師——他們都是嵌入式系統(tǒng)領域的知名專家

正如我們所提到的，Fuchsia 是建立在 Zircon 之上的，這是一個“中等大小的微內(nèi)核” ，基于 LittleKernel 項目，用于嵌入式系統(tǒng)，比如一個不需要整個操作系統(tǒng)的設備，比如一個物聯(lián)網(wǎng)設備。Google 的文檔說明 Zircon 支持用戶模式、圖形渲染和“基于能力的安全模型”。這一切都表明 Fuchsia 是物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)。

Fuchsia OS 的源代碼有開源許可證(包括 BSD、 MIT 和 Apache 許可證) ，任何人都可以在 Google 的公共 Git 倉庫中查看和下載。這里有一個關于這個項目的全面文檔。

根據(jù)文檔，Fuchsia OS 同樣適用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦和臺式電腦。從2017年5月開始，Armadillo 已經(jīng)有了一個觸摸優(yōu)化的用戶界面(UI)和一個圖形用戶界面。谷歌正在為 Fuchsia OS開發(fā)一個名為 Capybara 的桌面用戶界面。從那時起，就有傳言說谷歌正在研究一種幾乎無與倫比的安卓系統(tǒng)的替代品。

安卓系統(tǒng)仍然存在碎片化問題。這是由于數(shù)十家制造商的數(shù)百臺設備使用不同的自定義 Android 版本，而不是最新、最純的版本。安卓系統(tǒng)也有更新問題，源于開源操作系統(tǒng)。谷歌為 Android 系統(tǒng)的更新制定了年度發(fā)布計劃，但是需要一段時間才能完全覆蓋整個生態(tài)系統(tǒng)。谷歌把安卓系統(tǒng)提供給 oem 和運營商，讓他們修修補補，隨機加載到硬件上，導致系統(tǒng)分裂。如果已經(jīng)做了任何修改，谷歌不能直接向設備推送更新。也是基于 Linux 的，Linux 一直受到許多法律問題的困擾，而且內(nèi)核已經(jīng)被完全調(diào)整，為 bug 和漏洞的增長創(chuàng)造了一個主要的環(huán)境。

Fuchsia的OS是如何工作的？

谷歌在Fuchsia OS的開發(fā)上開辟了新天地。可以說，蘋果公司已經(jīng)從過去的錯誤中吸取了教訓——尤其是在更新和修改 Android 和 Chrome OS方面的限制和問題?，F(xiàn)有的谷歌OS的核心區(qū)別在于: Fuchsia OS 從開始到結(jié)束都是模塊化的。這不僅反映在模塊化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，而且反映在對應用程序的全新理解中。

模塊化應用程序設計

Google Fuchsia 基于模塊化設計，打破了應用的概念。軟件單元稱為軟件包。包是文件的選擇——包括元數(shù)據(jù)、清單文件和可執(zhí)行元素。后者在谷歌術語中被稱為Components。

Fuchsia components最接近我們今天所說的應用程序。每個組件執(zhí)行一個特定的任務，并且可以與其他組件組合以支持復雜的應用程序。組件的各個部分包括一個清單文件以及關聯(lián)的代碼。組件總是在自己的沙箱中運行，通過名稱空間訪問對象，并通過導出目錄發(fā)布它們。Fuchsia OS 主要關注兩種類型的組件: 模塊和代理。

Components中的組件在后臺工作，并為其他組件提供服務。代理被另一個組件或系統(tǒng)調(diào)用——例如，響應某些觸發(fā)器，如推送通知或其他屏幕上的進程。

Modules是在前臺執(zhí)行、用戶可見的具有用戶界面的組件。OS中的每個模塊都是為特定任務設計的，并相應地標記，以便在需要時能夠自動訪問。這是通過模塊的函數(shù)完成的，可以用所謂的動詞和名詞來描述。

每個模塊都包含一個動詞列表，用于指示模塊可以完成哪些工作，以及一個表示正在處理的實體的名詞列表。根據(jù) Google 的術語，術語實體包括任何唯一可識別的人、地點、事物、事件或概念，它們作為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)對象存在，可以被引用、檢索、呈現(xiàn)、操作或共享。

實際上，使用實時OS Fuchsia 的情況如下: 只要用戶執(zhí)行一個操作，Fuchsia OS 就會自動確定任務的合適模塊。所需的動作被翻譯成動詞和名詞的組合。然后系統(tǒng)檢索所有支持所需謂詞的模塊列表，在下一步中，根據(jù)也可以處理所需名詞的模塊進行過濾。

相關的模塊可以組合成所謂的故事。情景根據(jù)當前需求將不同的操作和任務組合在一起，并且應該使用戶能夠根據(jù)自己的想法和需求組裝復雜的應用程序。

小結(jié)

借助于 Fuchsia OS 的模塊化應用概念，Google 將重點從應用轉(zhuǎn)移到了動作和內(nèi)容上。與傳統(tǒng)的應用程序OS不同，Fuchsia 的任務由一組組件在所謂的故事中處理，這些組件通過模塊訪問當前所需的資源。

下面的圖形說明了 Fuchsia OS 應用程序開發(fā)背后的模塊化概念。Fuchsia OS應用程序的開發(fā)是基于模塊化結(jié)構(gòu)

模塊化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

Fuchsia OS 的系統(tǒng)架構(gòu)也是基于模塊化的方法。OS由四個或多或少相互獨立的級別組成，每個級別都有自己的任務: Garnet、Zircon、Peridot和Topaz。

Zircon

Zircon (原名 Magenta)是谷歌新OS的基礎，但嚴格來說它不是 Fuchsia OS 的一部分，也可以與其他OS一起使用。

Zircon 包含 Fuchsia OS 內(nèi)核、設備管理器、最核心和第一方設備驅(qū)動程序，以及 libc 和 launchpad 等低級系統(tǒng)庫。此外，Zircon 還提供了 FIDL (Fuchsia 接口定義語言) ，一種用于進程間通信的協(xié)議。FIDL 是獨立于編程語言的，但與流行的編程語言如 c、 c + + 、 Dart、 Go 和 Rust 有聯(lián)系。

作為 Fuchsia OS 的基礎，Zircon 為后續(xù)級別提供硬件訪問，在共享的硬件資源上創(chuàng)建軟件抽象，并作為低級別軟件開發(fā)的平臺。Zircon 是小內(nèi)核項目(LK)的結(jié)果，它充當 Android 的引導裝載程序。

Garnet

Garnet是第一個基于Garnet的Fuchsia特定系統(tǒng)層。在設備級別提供各種系統(tǒng)服務，以及網(wǎng)絡、媒體和圖形服務——例如軟件安裝、系統(tǒng)管理和與其他系統(tǒng)的通信。Garnet 包含圖形渲染器 Escher，包管理和更新系統(tǒng) Amber，以及文本和代碼編輯器 Xi。

Peridot

Peridot是OS的Fuchsia OS的水平，其中模塊化的應用程序(見上文)是管理和編譯根據(jù)目前的用戶需求。Peridot的核心成分是Ledger和Maxwell。

Ledger: Ledger 是一個基于云的存儲系統(tǒng)(分布式存儲系統(tǒng)) ，它為每個 Fuchsia 組件(模塊或代理)提供單獨的數(shù)據(jù)存儲。這在不同的設備之間是同步的。這使得用戶可以在 Fuchsia 設備上繼續(xù)使用另一款Fuchsia設備。分類帳是安全的到用戶的谷歌帳戶
Maxwell: 通過Maxwell，谷歌在Fuchsia OS中集成了一個組件，支持用戶的人工智能。就像 Fuchsia 一樣，Maxwell采用了模塊化設計。人工智能系統(tǒng)由一系列代理組成，這些代理分析用戶的行為及其使用的內(nèi)容，確定后臺中的適當信息，并向OS提出建議——例如，應該加載哪些模塊或故事以適應用戶在特定時間的行為。谷歌語言助手也是人工智能組件的一部分，該組件正在代號為 Kronk 的 Fuchsia 項目框架內(nèi)進一步開發(fā)

注意

Kronk 是迄今為止唯一一個不是作為開源項目開發(fā)的 Fuchsia OS 組件。

Topaz

Topaz 是 Fuchsia OS 的系統(tǒng)級別，用戶與OS進行交互。這里顯示了下面級別定義的組件的用戶界面: 帶主屏幕的圖形用戶界面和模塊的視覺前端。谷歌的跨平臺開源移動應用程序框架 Flutter 也集成在這個系統(tǒng)級別。因此，我們可以假定，Fuchsia OS 用戶將來也能夠運行和使用其他系統(tǒng)的應用程序——比如 Android 或 iOS 應用程序。

Fuchsia OS的四個系統(tǒng)級別: Zircon, Garnet, Peridot, Topaz

Fuchsia OS 的優(yōu)缺點一目了然

按照模塊化的方法，Fuchsia OS 的開發(fā)人員將系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)劃分為具有特殊任務的獨立區(qū)域。這不僅提高了代碼的可讀性，而且影響了OS的適應性和更新。除此之外，谷歌還解決了 Android 長期以來一直難以解決的升級問題。

安卓生態(tài)系統(tǒng)正在努力解決更新問題?？纯垂俜降陌l(fā)行指示板就會發(fā)現(xiàn): 新版本的OS正在緩慢擴展。這是一個競爭對手沒有面對的問題。雖然蘋果的硬件和軟件來自同一個來源，并且可以直接適應，但是每次 Android 升級必須首先由不同的硬件制造商來實現(xiàn)。

此外，模塊化的系統(tǒng)架構(gòu)滿足了谷歌銷售合作伙伴的需求，他們希望根據(jù)自己的想法改進或擴展Fuchsia OS。

硬件制造商有可能在不影響其他級別功能的情況下，用自己的產(chǎn)品交換OS的各個級別。例如，三星可以用自行開發(fā)的 touchwiz 風格的用戶界面取代 Topaz。亞馬遜可以放棄Peridot和谷歌語言助手，而是為 Fuchsia OS 裝備一個基于 aws 的應用程序模塊，包括 Alexa。

在這兩種情況下，設備制造商都可以提供個性化版本的Fuchsia OS，而不會影響Garnet和Zircon的特性，也不會影響這些層的官方更新周期。

優(yōu)點	缺點
Fuchsia OS 的模塊化系統(tǒng)架構(gòu)使得谷歌能夠比 Android 更快地推出安全更新	谷歌使Ledger成為Fuchsia OS的核心組件。Ledger 控制跨多個設備的應用程序同步，將系統(tǒng)緊密地綁定到云上
由于模塊化設計，硬件制造商有可能用自己的模塊替換Fuchsia OS的單個系統(tǒng)級別，而不影響其他級別的功能

發(fā)展狀況

Fuchsia的OS正在慢慢形成，但還遠遠沒有為市場做好準備。即使是官方的發(fā)布日期也沒有被谷歌公布。據(jù)媒體報道，第一批硬件測試已經(jīng)開始。作為第一個測試 Fuchsia OS 的設備制造商，華為已經(jīng)在 honorplay 上成功啟動了新的OS。這款智能手機配備了華為麒麟970芯片，該芯片也用于該制造商的其他設備，如 Mate 10、 Mate 20和 Mate 20 Pro。