鸿蒙系统中的微内核设计有什么优势？

Question

分析鸿蒙系统采用微内核设计的原因，以及它带来的性能和安全性提升。

Answer 1

高安全性

• 服务隔离性强：微内核将操作系统的核心功能简化，只保留最基础的功能，如多进程调度、多进程通信等，而其他系统服务则放在内核之外的用户态实现。这种架构使得不同的系统服务之间具有更强的隔离性，一个服务出现问题不会轻易影响到其他服务，从而减少了单点故障的风险，有效提高了系统的整体安全性.
• 代码量少易验证：相比传统的宏内核，微内核的代码量大幅减少。例如，有的微内核仅有 1 万行代码，这使得对代码进行形式化证明成为可能，即可以从数学上论证代码的安全性，进一步增强了系统的安全基础，降低了被攻击的几率.

高可靠性

众多系统服务运行在用户态模块上，即使某个用户态服务出现异常，也不会直接影响到内核的稳定性，进而保障了整个系统的稳定运行，使得鸿蒙系统能够在各种复杂的场景下可靠地工作.

高可扩展性

• 按需剪裁与添加服务：由于众多系统服务都转移到了用户态服务模块上，开发者可以根据不同终端设备的具体需求，方便地对服务进行按需剪裁和添加。比如在资源受限的物联网设备上，可以只保留必要的服务，而在性能较强的设备上，则可以添加更多的功能服务，轻松实现系统的定制化和扩展，满足多样化的应用场景需求.
• 易于适配新硬件：对于新出现的硬件设备，微内核架构能够更灵活地进行适配。只需在用户态添加相应的硬件驱动和服务模块，而无需对内核进行大规模的修改，降低了硬件适配的难度和成本，提高了系统对新硬件的支持能力.

高可维护性

• 独立启停与升级：用户态模块之间相互独立，彼此可以独立地进行启停、卸载和升级操作，不会对其他模块产生干扰。这使得系统的维护更加便捷，开发者可以针对某个具体的服务模块进行单独的更新和优化，而无需对整个系统进行大规模的重新编译和部署，大大提高了系统的维护效率和灵活性.
• 便于问题定位与修复：当系统出现问题时，由于各个服务模块的独立性，更容易定位到出现问题的具体模块，从而能够更快速地进行修复，减少系统的停机时间和故障恢复时间。

支持分布式计算

用户态服务模块的独立性使其天然支持分布式计算。在分布式系统中，不同设备上的用户态服务可以相互协作，共同完成复杂的任务，实现资源的高效利用和任务的并行处理，为鸿蒙系统的分布式能力提供了有力的支撑，能够更好地满足未来全场景智慧生活中多设备协同工作的需求.

提升系统性能

微内核结构小巧的特性使进程间通信（IPC）性能大幅提高，进程通信效率较现有系统提升显著。例如，鸿蒙系统通过使用确定时延引擎和高性能 IPC 两大技术，解决了现有系统性能不足的问题，应用响应时延降低了 25.7%，从而为用户带来更流畅的操作体验