Fuchsia 操作系统

Fuchsia 是一个最新的、安全的、易于更新的、高效的 开源操作系统。它提供了操作系统的一些基本特性，包括程序抽象概念、驱动框架和资源系统管理。多功能的 Fuchsia 操作系统旨在运行各种软硬件产品。

Google 创建了这个开源 操作系统，它建立在能力模型之上。与 Google 的 Linux 内核操作系统（如 ChromeOS 和 Android）不同，Fuchsia 基于一个名为 Zircon 的独特内核。2016 年 8 月，它首次公开亮相，当时是一个私人托管的 git 仓库，没有任何正式的公司声明。2021 年，在数年的研究之后，它在移民的 Google Nest Hub 上正式发布，取代了最初的 Linux 内核 Cast 操作系统。

词源

紫红色（一种粉红色和紫色的混合色）是 Fuchsia 这个名字的由来。这个名称暗指 Apple 的两个 OS 项目：Taligent（被称为“Pink”）和 iOS（被称为“Purple”），它们对 Fuchsia 项目的参与者产生了影响。基于颜色的命名方法源于苹果员工用来整理思路的索引卡上的鲜艳色彩。

颜色 Fuchsia 源自植物学家 Leonhart Fuchs 的名字，这种植物的学名就是 Fuchsia。

Google Fuchsia 历史概述

2016 年 8 月，Google 在 GitHub 上悄悄地发布了 Fuchsia 的仓库。2018 年，它发布了在 Pixelbooks 上使用 Fuchsia 的手册。之后，在 2021 年，Google 将 Fuchsia 作为对初代 Google Nest Hub 的软件更新发布给消费者。这次更新没有包含任何用户界面调整。2022 年，Nest Hub Max 也收到了该公司的 Fuchsia 更新。

2023 年 1 月，Google 在全公司范围内裁员，16% 的 Fuchsia 团队成员受到影响。几个月后，在 2023 年 5 月，Google 更新了后续几代 Nest Hub，并添加了 Fuchsia 主题。

截至 2024 年 4 月，Google 一直在致力于 micro fuchsia 项目。据该公司称，这是一个为 pKVM 和 QEMU 虚拟机 设计的 Fuchsia 操作系统。QEMU 是一个独立的模拟器，允许计算机运行多个外部操作系统和应用程序。pKVM（受保护的基于内核的虚拟机）基于 Linux KVM hypervisor 构建。为了保持安全，它限制了在宿主虚拟机中使用受限载荷。

Google 开发 Fuchsia 的原因

Google 开发 Fuchsia OS 的目的是从头开始构建一个现代化的、可扩展的操作系统，以绕过其现有平台（如 Android 和 Chrome OS）的架构限制。Fuchsia 使用新的 Zircon 微内核，而不是基于过时的 Linux 内核的 Android。它旨在提供更高的模块化、改进的安全性和更好的性能。这使得 Google 能够重新思考操作系统如何处理资源、安全边界和更新，适用于从智能手机到智能显示器、物联网设备等各种设备。

面向未来也是 Fuchsia 开发的一个重要因素。由于硬件碎片化和多年的遗留支持，Android 已经变得极其复杂。Google 希望通过 Fuchsia 创建一个更具适应性、可更新性和统一性的操作系统，能够运行在各种硬件上，包括新的智能设备。此外，它还针对语音控制、触摸和 AI 集成进行了优化，符合环境计算和智能生态系统的未来趋势。Fuchsia 本质上是对开发下一代操作系统的一项长期投资，摆脱了 Linux 的限制。

Google Fuchsia 会取代 Android 吗？

Fuchsia 取代 Android 的可能性不大。在 2019 年的 Google I/O 大会上，负责 Google Chrome 和 Android 的高管 Hiroshi Lockheimer 表示，Fuchsia 并不是为了取代 ChromeOS 或 Android。他表示，该操作系统可以运行在多种类型的设备上。

Google 可能会将 Fuchsia 用作 microdroid 的替代品。Google 开发了 Microdroid，这是 Android 的一个精简版本，旨在提高速度和安全性。这个 OS 是 Android 的一个微型版本，运行在一个独立的虚拟化设备或 pVM 上。

Google 最新的 microfuchsia 项目旨在通过虚拟化在智能手机上运行 Fuchsia OS。根据在 Android Free Software Project 中发现的引用，它似乎正在开发中。

Fuchsia OS 的基本架构

微内核技术

Fuchsia OS 基于轻量级的 Zircon 微内核，与 Chrome OS 和 Android 中传统的 Linux 内核系统有显著区别。通过减少在内核模式下运行的代码量，微内核架构提高了系统的安全性、模块化和可靠性。其大部分组件被移至用户空间，内核仅限于最基本的功能，如线程管理和 IPC。

关注点分离

Fuchsia 在用户空间和内核空间之间严格分离。内核负责管理最关键的系统功能，包括内存分配、调度和低级通信。其他部分（如应用程序逻辑、文件系统和设备驱动程序）在用户空间运行。这种分离使系统更具弹性，防止单个组件的故障导致整个系统崩溃。

基于组件的系统

在 Fuchsia 的架构中，所有内容（包括系统服务）都被视为独立的组件。这些组件被沙盒化，并通过清晰的接口相互通信。由于这种模块化，开发人员可以更改或替换特定的 OS 组件，而不会影响其他组件，从而提高了可扩展性、安全性和可维护性。

异步通信

系统的架构基于异步消息传递，组件使用非阻塞方法相互通信。这种方法确保没有组件会因为等待另一个组件而延迟，从而提高了实时和多任务场景下的性能，非常适合现代多核处理器。

设备可扩展性

Fuchsia OS 被设计用于运行在各种硬件上，包括智能手机、笔记本电脑、台式机，甚至微型物联网传感器和智能家居设备。其适应性强的设计，结合模块化的 Zircon 内核，使其能够轻松适应不同的硬件配置和性能要求。

用户界面和移动应用程序

Fuchsia 的应用程序和用户体验是使用 Flutter（一个支持跨平台开发的软件开发工具包）创建的。Flutter 产生 Dart 应用程序。Escher 是一个基于 Vulkan 技术的图形渲染引擎，特别支持“体积柔和阴影”。

根据 Ars Technica 的说法，这项功能似乎是专门为运行 Google 的“Material Architecture”UI 原则中的重阴影效果而设计的。通过 Flutter 跨平台软件开发工具包，Fuchsia 的部分组件可以安装在 Android 手机和平板电脑上。

它旨在用于一种特殊的 Android Platform for Fuchsia 版本，该版本从 FAR 文档运行，这是 Android APK 的对应物。

内核

Zircon，以矿物命名，是 Fuchsia 所基于的最新对象能力内核。其源代码来自 Little Kernel (LK)，这是一个为广泛平台上的低资源应用程序设计的计算机系统。LK 的开发者 Travis Geiselbrecht 也是 Haiku（BeOS 的开源版本）的动力来源 NewOS 内核的作者之一。

Zircon 主要用 C++ 编写，其中一些部分由汇编和 C 代码组成。它由一个内核和少量客户端服务、驱动程序和模块组成，用于操作系统启动、连接到设备以及执行用户使用的应用程序。目前，它可以处理线程、进程间通信、使用虚拟内存以及等待对象状态的更改。

虽然与 Unix 内核非常不同，但 Unix 内核是其主要灵感来源。例如，它将观察者集成到事件驱动的编程和模式中，但不支持类 Unix 的信号。系统调用通常不会阻塞主线程。与传统的 Unix 操作系统不同，在 Unix 中一切皆文件，而在 Fuchsia 中，资源被显示为实体而不是文件。

Fuchsia OS 的优势

• 使用比传统 Linux 内核更模块化、更快、更安全的微内核。
• 由于每个系统服务作为一个单独的组件运行，崩溃或错误的“爆炸半径”减小，从而提高了稳定性和安全性。
• 设计用于在同一代码库上运行各种设备，包括智能手机、台式电脑、智能显示器和物联网。
• 通过使用基于能力的安全性，该安全性仅授予每个组件所需的权限，从而降低了未经授权访问的可能性。
• Flutter 使开发人员在创建应用程序时能够实现高性能的跨平台用户界面开发。

Fuchsia OS 的缺点

• 仍处于起步阶段，尚未获得像 Linux 或 Android 那样多的社区支持或采用。
• 除非被移植或重新设计，否则不兼容旧的 Android 应用程序。
• 它是一个研究驱动的操作系统，目前还没有广泛的文档、SDK 或开发人员工具。
• 由于 Google 未公开承诺取代 Chrome OS 或 Android，该操作系统的未来尚不确定。
• 可能不受旧系统的良好支持；它需要最新的硬件，并且针对微内核和基于组件的性能进行了优化。

总结

通过 Fuchsia OS，Google 正在大胆地朝着创建一个满足当前和未来设备需求的尖端、适应性强且安全的操作系统迈进。Fuchsia 凭借其组件驱动的架构、对 Flutter 的原生支持以及基于微内核的 Zircon 核心，旨在在从物联网设备到功能齐全的计算机的各种硬件上实现高性能、可扩展性和可靠性。尽管它仍处于起步阶段且尚未广泛使用，但其面向未来的设计使其成为 Android 和 Chrome OS 的可行长期替代品。随着生态系统的发展，Fuchsia 有可能彻底改变操作系统的开发和维护。

常见问题

Fuchsia OS 是什么意思？

Google 使用专有的 Zircon 微内核，从头开始创建了新的操作系统 Fuchsia。它面向各种设备，如笔记本电脑、智能手机和物联网设备，并旨在做到安全、可扩展和模块化。

Fuchsia 会取代 Android 吗？

Google 尚未正式宣布 Fuchsia 将取代 Android。然而，鉴于其现代设计，一些人认为它最终可能会取代 Chrome OS 和 Android，特别是在智能设备生态系统中。

Fuchsia 支持哪些编程语言？

开发 Fuchsia 的主要工具是 C++、Rust 和 Dart。Flutter 支持 Fuchsia 应用程序开发，实现了跨平台 UI 开发。

Fuchsia OS 支持 Android 应用程序吗？

目前不支持。由于 Fuchsia 默认不使用 Android Runtime (ART)，因此需要移植或修改 Android 应用程序才能在 Fuchsia 上运行。未来可能存在兼容层，但它们不是原生的。