Fuchsia操作系統(tǒng)號稱谷歌的“三兒子”，前兩個是Android和Chrome OS。Android和Chrome OS的內(nèi)核都是Linux，不同的是Chrome OS是針對PC的，核心功能基于Chrome瀏覽器，一切都在瀏覽器中使用，數(shù)據(jù)都在云上，更適合上網(wǎng)筆記本的使用，一個大的弊端是沒有桌面程序，這還怎么用？Android大家都知道針對的是移動設(shè)備，最常見的手機就是。但是安卓有很多技術(shù)弊端，例如內(nèi)存碎片化、安全性、HAL層雞肋、對硬件渲染支持等缺點，后續(xù)會進行說明。所以需要一個新的OS。

隨著各種設(shè)備例如手機、平板、PC、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等各種智能設(shè)備的普及，谷歌就想做一個統(tǒng)一的OS，而且要脫離Linux的魔爪，在2016年 8 Fuchsia正式推出，F(xiàn)uchsia的說明是“Pink（粉紅）+Purple（紫色）=Fuchsia。它不再基于 Linux 內(nèi)核，而是基于名為Zircon的微內(nèi)核，并且是一個開源的實時操作系統(tǒng)，并使用Dart和Flutter打造全新的 UI。這下可炸鍋了，大家一看谷歌還能這么玩，各個頭部公司就紛紛入局。

更多了解參考Fuchsia中文社區(qū)：https://fuchsia-china.com/

鴻蒙 Harmony OS與Fuchsia OS

Fuchsia在2016年就開始起步了，但是幾年沒有一個對外的版本，華為的HarmoneyOS雖然在2019 年8 月華為開發(fā)者大會正式發(fā)布，但是進展神速。在手機還有各種家用電器物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域HarmoneyOS的裝機量據(jù)說明年就要突破10億臺了。谷歌可以說“起了個大早，趕了個晚集”，一方面有自家的安卓，改革的動力不足。另一方面是不是因為“互聯(lián)網(wǎng)基因”，但是安卓系統(tǒng)都也維護的好好的，技術(shù)應(yīng)該也沒問題，底層技術(shù)應(yīng)該也很有功底，也可能是“目標(biāo)太宏大，什么都想支持”所以有點難產(chǎn)，換句話說就是先進的思想太多了，啥都想要，最后非常多的代碼搞的沉重難行。

不得不說Fuchsia真是個好東西，里面有很多先進的技術(shù)值得去分析和學(xué)習(xí)，但是谷歌就這么開源了，可能就是現(xiàn)在的新玩法：不怕別人抄，重要的獲得市場，讓更多的設(shè)備用起來，相對于競爭者，更多的是愿意不付錢合作的客戶。只要領(lǐng)先，別人會一直在追趕但是超越不了，真是這么霸氣。回想下當(dāng)年安卓和塞班的斗爭就是一個活生生的例子，攪局者也許真能獲得勝利。

2020 年谷歌再次推動宣傳，F(xiàn)uchsia開始二次發(fā)育，希望通過平臺開放為其吸引更多軟件開發(fā)支持者。2021 年初，先是項目的 F1 分支，之后又有 F3 分支，隨著一個個重要代碼開發(fā)步驟的落地，F(xiàn)uchsia 的面貌及發(fā)展方向也開始愈發(fā)清晰。具體其官網(wǎng)文檔介紹網(wǎng)址：

雖然華為目前鴻蒙的裝機量和技術(shù)發(fā)展的很好，但是谷歌老大的地位還是不可撼動，搖旗一呼，小弟們就乖乖的歸位了，目前三星、索尼、聯(lián)發(fā)科、小米、華為、OPPO、ViVo、高通等公司已經(jīng)在參與Fuchsia 項目。眾所周知，華為的風(fēng)格一向比較霸道，動不動就世界第一，遙遙領(lǐng)先，愿意合作的商家比較少，怕被搶了飯碗。但是國家還是力挺華為，鹿死誰手，還是將來見分曉，至少：

華為現(xiàn)在有跟谷歌剛的資格了。

2. 揮淚拋棄Linux

Linux一直是開源軟件的領(lǐng)頭羊，但是我們的世界還是由商業(yè)組成的，沒有利益就沒有動力啊。Linux內(nèi)核是基于GPL協(xié)議的，GPL協(xié)議意味著對源碼的任何修改與引用都必須開源，Android底層采用的Linux 內(nèi)核，所以Android是開源的，而硬件廠商給Android開發(fā)的驅(qū)動是不可能開源的.

當(dāng)初Google為了解決這個問題，找到了一個解決辦法，底層Linux內(nèi)核做了修改，但是把驅(qū)動程序放在了Linux內(nèi)核上層跑，而且特意搞了一個隔離層叫HAL，即Hardware Abstraction Layer，硬件抽象層，所以，Android 系統(tǒng)架構(gòu)中的HAL層本質(zhì)是為了規(guī)避 GPL 協(xié)議而生的，這事在當(dāng)時還蠻有爭議的，但是不得不說，Google 的這種思路徹底解決了問題，既保護了「不想開源」的硬件廠商的利益，又解決了「軟硬件兼容」，既利用出色而現(xiàn)成的 Linux Kernel 又防止了被 Linux Kernel 傳染上GPL 后遺癥。

單一的開源協(xié)議還是生命力不那么旺盛，F(xiàn)uchsia就采用了綜合的開源協(xié)議(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。所有的代碼模塊化，其他廠商想開源就開源，隨意集成，不用擔(dān)心很多法律問題，特別是進行代碼修改后的OTA相關(guān)操作。

3.Zircon微內(nèi)核歷史

Fuchsia早期是一個研究型的項目，感覺這點跟國內(nèi)的不太一樣，應(yīng)該是外國有錢的公司會搞一個研究所，招一些高學(xué)歷、行業(yè)內(nèi)厲害的人物，隨意發(fā)揮的搞研究，偶爾會有能商用的東西就可以了，想想真是下血本搞創(chuàng)新啊。國內(nèi)的大公司目前也開始這么搞了，可以說是暫時養(yǎng)了一堆高薪水的閑人，給他們自由，來搞研究，甚至能發(fā)論文就是成果。牛人就喜歡這類工作，不是做產(chǎn)品，出版本，上線設(shè)備維護，處理客戶需求等低級勞動。

下面介紹一個牛人TravisGeiselbrecht，其個人主頁：http://tkgeisel.com/

網(wǎng)頁翻譯后，如下：

感覺這也是一個老外的傳統(tǒng)，我見過一些教授會把自己的研究成果，學(xué)習(xí)工作經(jīng)歷，甚至旅游或者生活的照片都放到個人主頁上，然后就是個人愛好，真是彰顯的個性十足，估計以后死了別人看這些資料也能了解他的一生。

Little Kernel是Travis Geiselbrecht 寫的一個針對 ARM的嵌入式開源操作系統(tǒng)，https://github.com/littlekernel/lk 。另外他還搞過IOS等其他OS。

然后介紹另外一個牛人Brian Swetland，他是安卓初創(chuàng)團體的成員，谷歌另外一個項目Magenta是從 LK 出發(fā)，提供多進程、安全空間等支持的，針對大型機（有很多 RAM，接口豐富）的內(nèi)核。然后， LK for embedded + Magenta 就算是 Fuchisa OS 系統(tǒng)了。

4.Fuchsia與VR/AR技術(shù)領(lǐng)域

對于Android和Chrome OS的技術(shù)短板，F(xiàn)uchsia當(dāng)然是重點發(fā)力的地方，有兩個新的點就是硬實時和基于物理硬件的渲染，結(jié)合起來有一個很適合的領(lǐng)域就是VR/AR，F(xiàn)acebook都開始發(fā)力元宇宙了，大家可以看一個電影《頭號玩家》里面對虛擬現(xiàn)實的描述還是有那么會事。可見谷歌下的是一盤大棋。

5.多語言應(yīng)用支持和模塊化

在編碼領(lǐng)域，為一種新的語言，某個應(yīng)用要“重復(fù)造輪子”幾乎是不可能的，例如用java寫了一個應(yīng)用，再用C++寫一遍，基本很難。目前市場上的安卓程序員用java做的安卓應(yīng)用還需要在IPone上用object-c再寫一遍，還要在網(wǎng)頁上再實現(xiàn)一遍，還要在小程序上再實現(xiàn)一遍，真是要了老命了。這個角度新的OS都是在搶應(yīng)用，就是要支撐各種語言平臺的應(yīng)用都可以在自己的OS上運行，來增強自己的生命力。Fuchsia已經(jīng)超越平臺的角度，站在了語言的角度來支撐應(yīng)用了。

原生前端應(yīng)用程序是在Dart/Flutter中開發(fā)的，這將極大地促進從Android平臺到Fuchsia的遷移。同時支撐C，C++，Rust，Go和Dart等語言程序的應(yīng)用。

Fuchsia，被設(shè)計成一個完全模塊化的系統(tǒng)，允許其庫和應(yīng)用程序完全刪除，更新和添加，而不會影響系統(tǒng)。除了確保系統(tǒng)完整性之外，這還使其更加安全，例如可以使用簡單的軟件包輕松獲得安全補丁更新，而不會影響用戶數(shù)據(jù)或其他應(yīng)用程序。

個語言優(yōu)缺點詳細參考：

https://blog.csdn.net/weixin_39658118/article/details/104530466?spm=1001.2101.3001.6650.8&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EESLANDING%7Edefault-8-104530466-blog-84035260.pc_relevant_landingrelevant&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EESLANDING%7Edefault-8-104530466-blog-84035260.pc_relevant_landingrelevant&utm_relevant_index=9

6.架構(gòu)介紹

本部分參考官網(wǎng)文檔：

https://fuchsia.dev/fuchsia-src/get-started/sdk/learn/intro?hl=en

最小特權(quán)原則：

該系統(tǒng)的核心是Zircon，用于處理系統(tǒng)啟動和引導(dǎo)的內(nèi)核和庫集合。所有其他系統(tǒng)組件都在用戶空間中實現(xiàn)并相互隔離，強化了最小特權(quán)原則。這包括：設(shè)備驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)堆棧。

簡而言之，這要求在操作系統(tǒng)環(huán)境的抽象層中，每個模塊（例如進程，用戶或應(yīng)用程序）只能訪問其執(zhí)行所需的信息和資源。

模塊化/包容性和可升級：

模塊化意味著系統(tǒng)與語言無關(guān)。由于它被設(shè)計為可擴展的，并允許集成用多種語言和運行時編寫的軟件，因此您可以使用C，C++，Rust，Go，Python或Dart /Flutter進行開發(fā)。

可升級意味著Fuchsia軟件包被設(shè)計為獨立更新，甚至是即時交付，或Enphemery，這意味著軟件包被設(shè)計為解耦，因此根據(jù)需要從設(shè)備隨意添加刪除更新，并且系統(tǒng)始終保持最新狀態(tài)。

內(nèi)核：

系統(tǒng)核心是Zircon，它是具有一組庫的內(nèi)核，用于管理系統(tǒng)的啟動和引導(dǎo)。內(nèi)核之外的所有系統(tǒng)組件都是在所謂的用戶空間中實現(xiàn)的，并且與系統(tǒng)的關(guān)鍵層完全隔離 - 正如我們已經(jīng)在這里討論的那樣，加強了最小特權(quán)的原則 - 所以即使是設(shè)備驅(qū)動程序也在用戶空間中隔離。

Zircon帶來了我們通過微內(nèi)核了解的架構(gòu)和許多概念。這種架構(gòu)使Fuchsia能夠盡可能地減少信任代碼的數(shù)量，從而限制內(nèi)存管理，調(diào)度和IPC（進程間通信）。

因此，我們遇到了一個可能的問題：如果系統(tǒng)的整個核心與用戶空間隔離，我們?nèi)绾伍_發(fā)需要信息甚至與系統(tǒng)“對話”的應(yīng)用程序？

我們的代碼執(zhí)行交互，例如：手動內(nèi)存管理，系統(tǒng)任務(wù)或進程，IPC，設(shè)備I / O等;我們可以使用系統(tǒng)調(diào)用。這些執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的進程由VDSO（虛擬動態(tài)共享對象 — libzircon.so）庫執(zhí)行，該庫讀取生成的內(nèi)核映像，而不是直接讀取內(nèi)核中的文件。

用戶空間進程通過訪問系統(tǒng)調(diào)用libzircon.so- 一個虛擬動態(tài)共享對象(vDSO)。Zircon vDSO 是一個ELF格式的共享庫，內(nèi)核將其映射到每個新進程的地址空間。這個庫被認(rèn)為是“虛擬的”，因為它直接由內(nèi)核映像公開，而不是從文件加載。

Zircon 公開了三個用于運行代碼的主要內(nèi)核對象：

線程：給定地址空間內(nèi)的執(zhí)行線程。

進程：在私有、隔離的地址空間中運行的一組可執(zhí)行指令。

作業(yè)：一組相關(guān)的流程和作業(yè)。所有作業(yè)形成一個單根樹。

流程構(gòu)成了系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。每個進程都通過它持有的各種句柄被授予一組能力。

Fuchsia 軟件可能會也可能不會在單個進程的范圍內(nèi)運行。作業(yè)允許將由多個進程組成的“應(yīng)用程序”作為單個實體進行控制。

進程間通信：

Zircon通道是Fuchsia接口定義語言(FIDL)描述的服務(wù)級IPC 協(xié)議的基礎(chǔ) . FIDL協(xié)議是Fuchsia 程序使用的主要IPC方法。

Zircon 包含以下用于進程間通信 (IPC) 的內(nèi)核對象類型：Event、Socket、Stream、Channel、FIFO，在這些對象中，通道特別適合協(xié)助啟動新進程，因為它們能夠?qū)⒕浔ㄒ约肮δ埽┺D(zhuǎn)移到另一個進程。

通道恰好有兩個端點句柄，每個句柄都由一個單獨的進程擁有。只有所有者可以讀取或?qū)懭胂?，但端點的所有權(quán)可以從一個進程轉(zhuǎn)移到另一個進程。當(dāng)句柄寫入通道時，它們將從發(fā)送進程中刪除。當(dāng)從通道中讀取帶有句柄的消息時，會將句柄添加到接收進程。

這里跟seL4很像，基于能力權(quán)限的通信，也是最小化權(quán)限原則的體現(xiàn)，就是把需要的權(quán)限都定義出來，不大片的賦予權(quán)限。

組件管理器：

組件框架的核心是組件管理器。它負責(zé)協(xié)調(diào)所有組件實例的執(zhí)行，為它們提供功能，并在組件之間建立中介連接。

組件可以顯式啟動（例如，從 URL）或從對特定功能的請求中隱式啟動。組件管理器執(zhí)行必要的決議以確定是啟動新組件還是將請求路由到現(xiàn)有實例。為了進行這種路由，每個組件都必須聲明它提供給系統(tǒng)的任何功能以及它使用的任何功能。組件通過capabilities獲得訪問更廣泛系統(tǒng)的各個部分的權(quán)限。

組件的組織：

7． 代碼下載編譯運行

參考官網(wǎng)說明：

https://fuchsia.dev/fuchsia-src/development?hl=en

官網(wǎng)說的很詳細，這里不展開說明了，需要了自己查看。

直接查看源代碼的網(wǎng)址：

https://cs.opensource.google/fuchsia/fuchsia

下載的代碼目錄：

zircon: 操作系統(tǒng)內(nèi)核主體代碼，bootloader, 內(nèi)核的進程，內(nèi)存管理，內(nèi)核對象，arch相關(guān)代碼; 以及運行在用戶態(tài)的系統(tǒng)核心進程，系統(tǒng)調(diào)用和library都在這里

garnet: 基礎(chǔ)軟件層的主體代碼，主要是屬于garnet層的bin文件代碼，

topaz：應(yīng)用層，最關(guān)鍵的是dart,flutter的runtime

src：操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)代碼模塊，應(yīng)該來說很多屬于garnet層，這里有camera,網(wǎng)絡(luò)connectivity,graphics,media,security, storage

build基本上是gni文件，構(gòu)建需要的

sdk構(gòu)建sdk/ddk所需要的配置和腳本

boards全部是gni文件，和板子相關(guān)的編譯配置

tools本地pc機上運行的工具，比如fidl的工具

third_party從外部引入的庫，比如flatbuffers,go,dart,ssl,iperf,libpng,protobuf等等

examples一些c/c++/rust/go的是示例代碼，可以學(xué)習(xí)在fuchsia上怎么開發(fā)

bootloader:Gigaboot引導(dǎo)加載程序。Gigaboot引導(dǎo)加載程序是一個針對Zircon的UEFI引導(dǎo)加載程序，可以通過鏈接從iPXE、UEFI可訪問的文件系統(tǒng)或本地磁盤分區(qū)加載圖像。

kernel內(nèi)核主體部分，進程調(diào)度，內(nèi)存管理 內(nèi)核對象object等

system運行在用戶態(tài)的核心系統(tǒng)進程，bootsvc,devmgr,svchost等，這個后面細細的品；一些基礎(chǔ)的library ulib和基礎(chǔ)的工具uapp

vdso偏底層的系統(tǒng)調(diào)用相關(guān)的fidl文件

在vituralbox的ubuntu上運行：fx qemu -N

審核編輯 ：李倩