为什么Google需要Fuchsia操作系统

黄珏珅

专业挖坑党

Google正在密集开发Fuchsia操作系统。近日，Google刚刚上线了Fuchsia的开发者网站（https://fuchsia.dev）。这是一个非常明显的信号，谷歌要将这个全新的操作系统，从幕后带到台前了。

Google已经坐拥2个非常出名的操作系统了，Android和Chrome OS。其中的Android更是全球范围内使用最为广泛的移动操作系统。那么谷歌为何还需要开发第三个操作系统呢？

我给出的回答是：Android无法满足Google快速发展的业务的需要。

分裂的安卓生态

Tim Cook在每年的WWDC和秋季发布会上，最喜欢干的就是数落Android的碎片化。通常来说iOS的最新版本能取得70%以上的升级率，而Android只有可怜的个位数。

而生态的分裂会影响用户的体验和用户设备的安全。

Google每年都投入大量的人力、物力来开发、升级Android，以期在与iOS的竞争中取得优势（有时只是追赶）。Android每年会增加数以百计的API，但是在一个分裂的生态系统，开发者只能面向2、3年前的API版本进行开发。（根据statcounter的数据，截至19年6月为止，有大约81.5%的iOS设备运行的是iOS 12，而同时，Android 9 （Pie）只有18.6%的比例。如果想要支持85%的设备，能使用的API就只能是5年前的Android 5.1 （Lollipop）了。这就导致了Android生态中的App无法从一年一次的OS升级中获益。

此外，所有的软件都会存在Bug，Android也是一样。然而，Android操作系统是一体式的设计。你要不就是更新整个操作系统固件，要不就无法获得任何更新。所以，设备的制造商（比如小米）必须通过修改AOSP（Android Open-Source Project）的代码，才能发布他们修改过的OS版本。如果在Linux Kernel（Android基于Linux开发，并做了大量修改）中发现了安全漏洞（17年发现了454个，18年发现了176个），这个补丁需要先应用于Linux Kernel，然后再合并到Android的代码树中，然后SoC厂商（比如高通）再将代码合并到BSP中，然后设备制造商才能合并补丁到他们的Android发行版，最后再推送到终端用户手中。在这个链条上的每个玩家都需要经历开发、测试和发布流程。所以通常情况下，我们需要6~24个月才能收到新发现的漏洞的补丁，有时甚至根本收不到补丁。

安卓无法解决问题

在安卓的生态系统中，有一个很明显的链条：

所以，如果Google想要升级终端客户的设备，他们只能祈祷在中间的SoC和设备制造商能够主动合并他的变更，并进行新的操作系统发布。

所以，Google随着版本的更迭，将越来越多的服务从AOSP中，移动到了GMS（Google Mobile Service）中，以期达到让Android更加模块化，以及更加容易升级。这样，Google可以跳过中间两级，直接给终端用户推送更新：

但这个路径无法更新内核、驱动和底层的系统服务。

就如上文所言，Android是基于Linux内核开发的。而Linux内核（以及Linux社区）拒绝提供一个稳定的设备驱动二进制接口。

所以大家只要将代码整合到Linux Kernel的代码树，并将它合并到主线Linux内核中（有一些厂商是这么做的），也可能他们只是复制了一份Linux Kernel，然后修改并发布，并不向上游合并（大多数厂商其实是这么干的）。

由于设备驱动是内核的一部分，所以Google无法采用GMS相同的方式来更新。

Fuchsia的解决方案

Google决心从Fuchsia设计的源头上来避免Android的这些设计缺陷。

模块化设计。Fuchsia是完全模块化且层级化设计的。

你可以想象Fuchsia操作系统是一个蛋糕，由四层组成：

Zircon内核是一个微内核。所有的设备驱动并不在内核内，而是在内核外作为独立的进程存在。设备驱动和内核之间通过IPC（inter-process call，一种消息通讯机制）来互相协作。而设备驱动的界面是精心设计过的、稳定的、并且是通过一种平台、语言无关的描述语言banjo描述的。因此，SoC 制造商可以独立基于稳定的接口开发和发布设备驱动，而且驱动可以跨不同的OS或内核版本使用。

同时，Google引入一个新的多仓库源代码管理工具jiri。它与Android中使用的repo之间最大的区别是，它允许引用另一个manifest文件作为基础，并替换其中的部分组件。这样SoC和设备制造商就无需复制上游的源代码，只需引用上游的代码即可。（事实上，在Fuchsia中，topaz层引用了peridot层，peridot 层引用了garnet层，garnet层又引用了zircon）。