分布式核心能力：软总线与硬件虚拟化

本文将带你理解 HarmonyOS 的分布式软总线、硬件虚拟化、元数据驱动编程等核心能力。

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1. 分布式软总线

1.1 基本原理与四大功能

分布式软总线是 HarmonyOS 分布式能力的基础设施，不是通讯协议，而是一个统一的连接和通信管理平台。

图：分布式软总线基本原理

四大核心功能:

功能	说明
发现	自动发现周边可信设备
连接	建立设备间的通信连接
组网	将多个设备组成分布式网络
QoS 保证	根据场景智能选择最佳连接方式

1.2 连接方式智能选择

连接方式	特点	适用场景
Wi-Fi	高带宽、低延迟	大数据传输
蓝牙	低功耗	近距离连接
NFC	极近距离	配对和身份认证

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2. 分布式硬件虚拟化

2.1 HAL 扩展概念

传统 HAL（Hardware Adaptation Layer）将硬件抽象成一组软件 API 供上层调用。HarmonyOS 基于软总线的概念进行扩展：

跨物理终端的 HAL 访问 —— 在终端 A 上通过虚拟 HAL 去访问终端 B 上的真实硬件

2.2 六类外设虚拟化

图：六类外设虚拟化

外设类型	功能	应用场景
Camera	跨设备拍照录像	手机调用智能摄像头
MIC	跨设备语音输入	平板使用手机麦克风
Speaker	跨设备音频输出	手机音频输出到音箱
Keyboard	跨设备文本输入	手机使用蓝牙键盘
Display	跨设备屏幕显示	手机投屏到电视
Touch	跨设备触控交互	平板控制手机界面

2.3 跨设备能力调用流程

以下流程展示了在手机上调用智能电视显示能力的完整过程：

图：跨设备显示能力调用流程

流程说明：

1. 应用调用 createDeviceManager 初始化设备管理器
2. 通过 getTrustedDeviceList 获取已认证的可信设备列表
3. 根据设备类型（如 TV）过滤出目标设备
4. 创建虚拟 Display HAL，建立与远程设备的连接
5. 将本地内容投射到远程设备显示

2.4 分布式能力工作流程

图：分布式能力工作流程

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3. 元数据共享对象驱动编程

3.1 设计思想

元数据可以简单理解为分布式的全局变量，是一种基于数据驱动的跨设备编程模式。

传统组件协作的问题:

1. 超级终端内，组件间的协作比单机上可能更频繁
2. 组件的接口（IDL）变化更多，需要频繁增改接口
3. 组件间协同大部分是基于数据的协同

元数据驱动的优势:

1. 无需关注通讯逻辑，组件间不直接通过接口协作
2. 设计共享的元数据，组件函数分别绑定并响应数据变化
3. 数据变化自动触发相关组件更新

图：元数据驱动编程设计思想

3.2 数据驱动编程架构

元数据驱动的核心是通过共享数据对象实现组件间的松耦合协作：

图：元数据驱动编程架构

核心机制：

• @StorageLink 装饰器：建立组件与共享数据的双向绑定
• @Trace 装饰器：标记需要响应式追踪的字段
• 自动响应：数据变化时，所有绑定的组件自动更新

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4. 分布式文件系统（HMDFS）

4.1 HMDFS 概述

HMDFS（HarmonyOS Mobile Distributed File System）是 HarmonyOS 专为分布式场景设计的文件系统，实现了跨设备的无缝文件访问。

核心特性：

• 透明访问：应用无需修改即可访问远程设备文件
• 统一命名空间：多设备文件统一挂载到同一目录树
• 缓存机制：智能缓存提升访问性能
• 权限继承：遵循分布式权限体系

4.2 HMDFS 架构设计

图：HMDFS 分布式文件系统架构（简化版）

延伸阅读：完整官方 HMDFS 分布式文件系统架构

架构说明：

• 应用通过标准文件 API 访问 HMDFS 客户端
• HMDFS 客户端通过分布式软总线与远程设备通信
• 远程 HMDFS 客户端代理访问本地文件系统
• 缓存机制减少跨设备网络传输

4.3 分布式设备管理四大功能

图：分布式设备管理四大功能流程

功能详解：

功能	API	说明
发现	startDeviceDiscovery	主动发现周边可信 HarmonyOS 设备
绑定	bindDevice	与目标设备建立认证绑定关系
查询	queryDeviceInfo	获取设备能力、状态等信息
监听	onDeviceStateChange	监听设备上线/下线状态变化

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5. 分布式数据管理

分布式数据管理实现数据的跨设备同步，提供以下关键能力：

能力	说明
数据一致性保证	确保多设备数据最终一致
冲突解决机制	自动处理并发修改冲突
增量同步	仅同步变化的数据，节省带宽
离线支持	支持离线修改，联网后自动同步

5.1 数据同步权限

分布式数据同步遵循 HarmonyOS 的权限模型：

权限类型	说明	使用场景
READ_ONLY	仅读取远程数据	跨设备查看共享内容
READ_WRITE	可读写远程数据	多设备协同编辑
SYNC	自动同步数据变化	实时数据同步

5.2 运作机制

1. 数据变更检测：本地数据修改时，分布式数据服务自动捕获变更
2. 版本管理：为每次变更生成版本号，用于冲突检测
3. 冲突解决：采用"最后写入优先"或自定义合并策略
4. 增量推送：仅推送变更的增量数据，减少网络传输

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下篇预告

下一篇文章将详解超级终端抽象模型和图形渲染系统创新，理解以人为中心的设计理念如何落地实现。

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本文是「HarmonyOS 系统架构深度解析」系列第 5 篇。