HarmonyOS开发：架构相关内容

目录

• 前言
• HarmonyOS的分布式架构特点
• 架构设计原则
• 架构设计实践
• 创新点展示
• 拓展：分布式文件系统架构
• 结束语

前言

不用多讲，大家也都了解HarmonyOS（鸿蒙操作系统），它以其革命性的多设备协同能力和分布式架构，为鸿蒙应用开发带来了全新的设计思路。在这样的环境下，应用不仅要在单一设备上运行流畅，还要能够在多个设备间无缝切换和协同工作。而且鸿蒙操作系统以其强大的系统功能，结合现阶段火爆的生态环境，让HarmonyOS开发越来越热，越来越多的开发者也在入局且深度使用HarmonyOS开发，关于HarmonyOS的架构相关的内容也越来越受到关注。那么本文就来分享如何在HarmonyOS中设计轻量化、模块化的架构，以支持跨设备的无缝运行，并展示架构设计的创新点。

HarmonyOS的分布式架构特点

在深入架构设计之前，先来了解一下HarmonyOS的分布式架构特点，这里只来分享几个它的核心特点：

• 多设备协同：HarmonyOS能够实现多个设备之间的资源共享和任务协同。
• 弹性部署：原生鸿蒙应用可以根据需要在不同设备上灵活部署。
• 分布式软总线：提供了设备间通信的高速、低延迟通道。
• 一次开发，多端部署：鸿蒙开发者可以编写一次代码，然后在多个设备上运行。

架构设计原则

再来介绍一下HarmonyOS的架构设计原则，这里从轻量化设计和高扩展性设计两个方面来介绍。

1、轻量化设计

关于轻量化的设计，是从模块化、按需加载、资源优化整合三个模块来看，具体如下所示：

• 模块化：将应用拆分为独立的功能模块，每个模块负责特定的任务。
• 按需加载：根据用户的实际需求动态加载模块，减少应用启动时的资源消耗。
• 资源优化：优化应用使用的资源，包括内存、存储和电量。

2、高扩展性设计

关于高扩展性设计，这里从可插拔架构、分布式服务、弹性设计三个模块来介绍，具体如下所示：

• 可插拔架构：设计可插拔的组件，方便在未来添加新功能或替换旧组件。
• 分布式服务：利用HarmonyOS的分布式服务框架，实现服务的跨设备调用。
• 弹性设计：设计能够适应不同设备性能和资源的应用架构。

架构设计实践

再来分享一下关于HarmonyOS的架构设计具体实践的操作。

1、轻量化架构实现

根据鸿蒙官方的内容，在HarmonyOS中，轻量化架构可以通过以下方式实现：

• 使用Ability代替Activity：Ability是HarmonyOS中的基本执行单元，比传统Activity更轻量。
• 分布式任务调度：根据设备的能力分配任务，减少单个设备的负载。
• 状态管理：使用轻量级的状态管理方案，如Proxy模式，减少不必要的数据同步。

2、高扩展性架构实现

关于高扩展性的实现，这里是从下面三个地方来介绍：

• 服务发现与绑定：利用HarmonyOS的服务发现机制，动态发现并绑定跨设备服务。
• 事件总线：使用事件总线模式，实现跨设备事件的发布和订阅。
• 插件化架构：设计插件化的架构，允许应用在运行时动态加载或卸载功能模块。

创新点展示

接下来介绍一下关于创新点相关的内容，这里从三个方面来讲。

1. 分布式数据库

第一个创新点就是利用HarmonyOS的分布式数据库能力，可以实现数据在多个设备间的实时同步，无需复杂的数据同步逻辑。

2. 跨设备UI渲染

第二个创新点是通过分布式软总线，可以将UI渲染任务分配给性能更强的设备，提升渲染效率和用户体验。

3. 智能路由选择

第三个创新点就是根据网络状况和设备性能，智能选择最佳的服务路由，确保服务调用的高效和稳定。

拓展：分布式文件系统架构

这里再来着重分享一下关于HarmonyOS的分布式文件系统架构相关内容。

1、分布式文件系统

在HarmonyOS中，分布式文件系统提供跨设备的文件访问能力，它适用于下面的场景：

• 两台设备组网，用户可以利用一台设备上的编辑软件编辑另外一台设备上的文档。
• 平板保存的音乐，车载系统直接可见并可播放。
• 户外拍摄的照片，回家打开平板直接访问原设备拍摄的照片。

另外就是，hmdfs在分布式软总线动态组网的基础上，为网络上各个设备结点提供一个全局一致的访问视图，支持开发者通过基础文件系统的接口进行读写访问，具有高性能、低延时等优点。

2、分布式文件系统架构

先来看一下分布式文件系统架构图，具体如下所示：

具体的核心内容如下所示：

（1）distributedfile_daemon

其实distributedfile_daemon主要负责设备上线监听、通过软总线建立链路，并根据分布式的设备安全等级执行不同的数据流转策略。

（2）hmdfs

至于hmdfs，它实现在内核的网络文件系统，包括缓存管理、文件访问、元数据管理和冲突管理等。

a.缓存管理

• 设备分布式组网后，hmdfs提供文件的互访能力，但不会主动进行文件数据传输和拷贝。如果应用需要将数据保存到本地，需主动拷贝。
• hmdfs保证Close-to-Open的一致性，即一端写关闭后，另外一端可以读取到最新数据，不保证文件内容的实时一致性。
• 数据在远端写入，但是由于网络原因未及时回刷，文件系统会在下次网络接入时回刷本地，但是如果远端已修改则无法回刷。

b.文件访问

关于文件访问，主要是从下面入手，但是需要注意的是symlink：不支持。具体如下所示：

• 文件访问接口与本地一致（ohos.file.fs）。
• 如果文件在本地，则堆叠访问本地文件系统。
• 如果文件在其他设备，则同步网络访问远端设备文件。

c.元数据管理

• 分布式组网下，文件一端创建、删除、修改，另一端可以“立即”查看到最新文件，看到速度取决于网络情况。
• 远端设备离线后，该设备数据将不再在本端设备呈现。但由于设备离线的感知具有延迟，可能会造成部分消息4s超时，因此开发者需要考虑接口的网络超时或一些文件虽然可以看到，但实际设备可能已离线的场景。

d.冲突处理

• 本地与远端冲突 ，远端文件被重命名，看到的同名文件是本地同名文件，远端文件被重命名。
• 远端多个设备冲突，以接入本设备ID为顺序，显示设备ID小的同名文件，其他文件被依次重命名。
• 如果组网场景，目录树下已经有远端文件，创建同名文件，提示文件已存在。
• 冲突文件显示_conflict_dev后依次加id，id从1自动递增。
• 同名目录之间仅融合不存在冲突，文件和远端目录同名冲突，远端目录后缀加_remote_directory。

3、设置分布式文件数据等级

由于不同设备本身的安全能力差异较大，一些小的嵌入式设备安全能力远弱于平板等设备类型。用户或者应用不同的文件数据有不同安全诉求，比如个人的健康信息和银行卡信息等不期望被弱设备读取。所以说HarmonyOS提供一套完整的数据分级、设备分级标准，并针对不同设备制定不同的数据流转策略。这里主要是通过使用API接口setSecurityLabel和getSecurityLabel的使用来讲，举一个具体示例：

//获取通用文件沙箱路径，并设置数据等级标签

import { securityLabel } from '@kit.CoreFileKit';
import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
import { common } from '@kit.AbilityKit';
import { fileIo as fs } from '@kit.CoreFileKit';

// 获取需要设备数据等级的文件沙箱路径
let context = getContext(this) as common.UIAbilityContext; // 获取UIAbilityContext信息
let pathDir = context.filesDir;
let filePath = pathDir + '/test.txt';

//打开文件
let file = fs.openSync(filePath, fs.OpenMode.READ_WRITE | fs.OpenMode.CREATE);
// 设置文件的数据等级为s0
securityLabel.setSecurityLabel(filePath, 's0').then(() => {
  fs.closeSync(file);
}).catch((err: BusinessError) => {
});

结束语

通过本文关于HarmonyOS开发中架构相关内容的介绍，尤其是关于分布式架构的详细介绍，它为应用开发提供了强大的支持，也带了非常好的效果。通过轻量化和高扩展性的架构设计，我们可以构建出既高效又灵活的应用，满足多设备协同的需求。而且随着HarmonyOS生态的不断发展和成熟，可以期待更多的创新应用能够利用上文介绍的相关架构，给用户提供更加丰富和便捷的服务。