OpenHarmony啃論文成長計劃--零基礎(chǔ)解讀分布式軟總線通訊（緒論）
??51CTO和華為官方合作共建的鴻蒙技術(shù)社區(qū)??
我們來自O(shè)penHarmony開發(fā)者成長計劃：啃論文小隊，我們在歐建深教練的帶領(lǐng)下啃論文。我們是TCCS團(tuán)隊，全意為The Child Collecting Shells?！拔也⒉恢牢以谑廊搜壑惺鞘裁茨?，對我來說，我似乎只像是一個在海邊玩耍的男孩，不時找一顆平滑的卵石，或是比較美麗的貝殼來取悅自己，而真理的大海則橫陳在我面前，一無發(fā)現(xiàn)?！薄ｎD。
我們來自三所高校：
趙坤–安陽工學(xué)院。
張君豪–長江大學(xué)，junhao_zhang00@foxmail.com。
王羚–黔南科技學(xué)院。
本篇緒論主要作者為張君豪，雖然我也什么都看不懂，但是我想就算你是一個什么也不懂的小白，我們也要讓你通過我們這系列文章讀懂分布式軟總線通訊，不僅要大受震撼，更要看懂，看懂且大受震撼是我的追求。
一、分布式軟總線概述
1.1何為總線?
總線(Bus)是計算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 按照計算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。總線是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計算機(jī)系統(tǒng)中，各個部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個功能部件的。
說人話，或者舉個栗子，把總線比作一條單車道的鄉(xiāng)村公路，這條路旁邊有很多人家，每戶人家都有門口一條小路連接著這條公路。分時和共享是總線的兩個特點，分時是同一時刻只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，共享是總線上可以掛接多個部件，各個部件之間互相交換的信息的可通過這組線路分時共享，多個部件可同時從總線上接收相同的信息。套用我們的例子，就是總線這條公路因為是單車道，所以每次只能走一輛車，如果同時有兩輛車就會沖突，這就是分時，每家都有一條小路連接公路，所以每家都可以開車上這條路，每兩家都可以在路上沒人的時候開車去另一家串門聊天，也可以自己在車上裝個喇叭把自己想說的別人讓保密的八卦話傳達(dá)給這條路的每一個人，這就是分時共享。
1.2何為分布式軟總線
分布式軟總線技術(shù)是基于華為多年的通信技術(shù)積累，參考計算機(jī)硬件總線，在1+8+N(1-手機(jī)、8-車機(jī)/音箱/耳機(jī)/手表/)設(shè)備間搭建一條“無形”的總線，具備自發(fā)現(xiàn)、自組網(wǎng)、高帶寬低時延的特點。全場景設(shè)備間可以基于軟總線完成設(shè)備虛擬化、跨設(shè)備服務(wù)調(diào)用、多屏協(xié)同、文件分享等分布式業(yè)務(wù)。
再借用上面那個例子，你們村子由于交通不好所以本來是對外封閉的，你想聊天最多也只能找找隔壁的翠花或者村頭的王大媽，結(jié)果后面國家開始給你們逢山開路、遇水搭橋，一夜之間把在一片所有的村子都聯(lián)通了，這個時候你還沒反應(yīng)過來就有人告訴你隔壁村桂花更漂亮，突然你就發(fā)現(xiàn)這個世界多姿多彩了起來，這就是自發(fā)現(xiàn)和自組網(wǎng)，于是有一天你決定出門看看風(fēng)景隔壁村的桂花，你發(fā)現(xiàn)這路修的是真不錯，又寬又好，能跑的車多了還能跑的更快了，這就是高帶寬低時延，走著走著你發(fā)現(xiàn)誒有一個地方好漂亮桂花天天在這里跳廣場舞，跳廣場舞肯定很不錯，于是你以后就來這里跳廣場舞，盡管你不知道這個地方叫什么，這就是設(shè)備虛擬化，最后終于有一天你把隔壁村的桂花娶到了，她從隔壁村嫁到你們村為你服務(wù)，這就是跨設(shè)備服務(wù)調(diào)用，結(jié)婚那天，你在隔壁村請了個樂隊，在隔壁的隔壁村請了個廚子，還在另一個村請了個主持人，一起來為你舉辦這場婚禮，這就是多屏協(xié)調(diào)。
1.3分布式軟總線架構(gòu)
通過協(xié)議貨架和軟硬協(xié)同層屏蔽各種設(shè)備的協(xié)議差別，總線中樞模塊負(fù)責(zé)解析命令完成設(shè)備間發(fā)現(xiàn)和連接，通過任務(wù)和數(shù)據(jù)兩條總線實現(xiàn)設(shè)備間文件傳輸、消息傳輸?shù)裙δ堋?/p>
說人話，舉個栗子，假如你是一位古代的皇帝，你看上了鄰國的一位公主，想娶她和她交個朋友，但是你又不好意思直說，于是你就讓手下的大臣揣摩你的心思，總線中樞就好比中樞大臣，負(fù)責(zé)解析你這位皇帝的命令，在明白了你的意圖后，開始去找鄰國的公主(設(shè)備發(fā)現(xiàn))，找到后開始聯(lián)系威脅鄰國國王(設(shè)備連接)，最后他屈服了，決定將公主嫁給你，設(shè)備ABCD就好比公主過來的各種交通方式(馬車、船等)，而WiFi、BT就比作沿途的各類本國軍隊(海軍、陸軍)，通過朝廷的圣旨(一道命令)來使各不同的軍隊(不同協(xié)議)完成統(tǒng)一任務(wù)(協(xié)議貨架)，然后各類軍隊配合使用其擅長的交通工具(軟硬協(xié)同)來護(hù)送公主，最后實現(xiàn)你下達(dá)的這道命令，不過由于你十分心急，而路途又十分漫長，所以一路士兵快馬加鞭負(fù)責(zé)告訴你公主走到哪了(數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)消息傳輸)，另一路士兵馬車來慢慢的運(yùn)輸公主(任務(wù)總線實現(xiàn)文件傳輸)，所以你可以時刻知道公主的位置。通過大家將特定的角色代入上圖應(yīng)該就能大致明白這幅圖的內(nèi)容了。
分布式總線的總體目標(biāo)是實現(xiàn)設(shè)備間無感發(fā)現(xiàn)，零等待傳輸。實現(xiàn)這個目標(biāo)需要解決三個問題：
1.3.1設(shè)備間的發(fā)現(xiàn)和連接
從手動發(fā)現(xiàn)，進(jìn)化成自發(fā)現(xiàn)。
比如手機(jī)上有很多照片需要傳到個人PC上，我們可以采用藍(lán)牙傳輸，首先要打開手機(jī)和PC的藍(lán)牙發(fā)現(xiàn)功能，手機(jī)或者PC點擊搜索設(shè)備，然后互相配對授權(quán)即可連接上，成功連上后就可以發(fā)送照片了。 在分享照片這個場景中有很多人為的動作：開啟藍(lán)牙發(fā)現(xiàn)功能、搜索設(shè)備、配對授權(quán)，這確實有點麻煩，耗費(fèi)了很多時間，可能會降低分享的意愿。
軟總線提出了自動發(fā)現(xiàn)的概念，實現(xiàn)用戶零等待的自發(fā)現(xiàn)體驗，附近同賬號的設(shè)備自動發(fā)現(xiàn)無需等待。
而通過我們對分布式軟總線的初步窺探，實現(xiàn)自發(fā)現(xiàn)依賴于設(shè)備虛擬化與普適計算等技術(shù)，而設(shè)備虛擬化我們即將在下一篇文章通過大佬的學(xué)術(shù)論文來進(jìn)行解讀希望我還能舉出來生動形象的例子，歡迎大家催更哦~
1.3.2多設(shè)備互聯(lián)后的組網(wǎng)技術(shù)
軟總線組網(wǎng)-異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。
上面的例子中手機(jī)傳照片是通過藍(lán)牙，假如PC沒有藍(lán)牙功能只有WIFI，在傳統(tǒng)的場景中這種可能就不能實現(xiàn)分享傳輸了。因為不同的組網(wǎng)方式之間是隔離的，就好比一個說廣東話的人和一個說武漢話的人很難有效溝通一樣，因為這是兩套方言，也就是兩種溝通方式，所以我們要解決很多異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的組網(wǎng)問題。
軟總線提出的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)可以很好解決設(shè)備間不同協(xié)議的交互問題，這就好比中間多了一個翻譯員又會廣東話又會武漢話，所以說廣東話的那個人說的話可以被說武漢話的人聽懂，就解決了手機(jī)通過藍(lán)牙傳輸，而PC通過WIFI接收照片。解決方案如下圖所示。
設(shè)備上線后會向網(wǎng)絡(luò)層注冊，同時網(wǎng)絡(luò)層會與設(shè)備建立通道連接，實時檢測設(shè)備的變換。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)管理設(shè)備的上線下線變換，設(shè)備間可以監(jiān)聽自己感興趣的設(shè)備，設(shè)備上線后可以立即與其建立連接，實現(xiàn)零等待體驗。也就是說你可以理解為有一個管家一直盯著如果有設(shè)備上線了就會立馬進(jìn)行連接，而你就不再需要手動進(jìn)行連接了，軟總線可以自動構(gòu)建一個邏輯全連接網(wǎng)絡(luò)，用戶或者業(yè)務(wù)開發(fā)者無需關(guān)心組網(wǎng)方式與物理協(xié)議。對于軟件開發(fā)者來說軟總線異構(gòu)組網(wǎng)可以大大降低其開發(fā)成本。
傳統(tǒng)開發(fā)模式：在傳統(tǒng)開發(fā)模式中開發(fā)者需要適配不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
分布式開發(fā)模式：在HarmonyOS分布式開發(fā)模式中開發(fā)不再需要關(guān)心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議差異，業(yè)務(wù)開發(fā)與設(shè)備組網(wǎng)解耦，業(yè)務(wù)僅需監(jiān)聽設(shè)備上下線，開發(fā)成本大大降低。
這方面的相關(guān)技術(shù)與論文我們也會在對發(fā)現(xiàn)和組網(wǎng)結(jié)束以后來進(jìn)行解讀，歡迎大家持續(xù)關(guān)注哦~
1.3.3多設(shè)備多協(xié)議間的傳輸技術(shù)
傳統(tǒng)協(xié)議的傳輸速率差異非常大，時延也難以得到保證。所以軟總線傳輸要實現(xiàn)的目標(biāo)有：高帶寬(High Speed)、低時延(Low Latency)、高可靠(High Reliability)。軟總線要實現(xiàn)的這三大目標(biāo)的尖刀武器是：極簡協(xié)議。
極簡協(xié)議將中間的四層協(xié)議棧精簡為一層提升有效載荷，有效傳輸帶寬提升20%，并且在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行增強(qiáng)：
- 流式傳輸：基于UDP實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保序和可靠傳輸。
- 雙輪驅(qū)動：顛覆傳統(tǒng)TCP每包確認(rèn)機(jī)制。
- 不懼網(wǎng)損：摒棄傳統(tǒng)滑動窗口機(jī)制，丟包快速恢復(fù)，避免阻塞。
- 不懼抖動：智能感知網(wǎng)絡(luò)變化，自適應(yīng)流量控制和擁塞控制。
想要理解這方面的協(xié)議可能需要計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的前序知識，什么?你沒時間不想學(xué)?那我們爭取在后面一條龍就像前面總線一樣給你講明白!
本文參考了鴻蒙官方文檔以及百度百科。是對其的進(jìn)一步理解與翻譯。
ps：我們也是初學(xué)者，這僅僅是我的個人理解，可能有誤以及不準(zhǔn)確的地方!
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