让软件成为华为手机的硬实力
王成录 CBG软件部总裁
4月11日，CBG总裁余承东在上海发布P30系列手机。 发布会结束后，一个听起来有些晦涩难懂的新名词——“方舟编译器”迅速登上知乎社区热搜榜，引起IT从业者、数码博主、资深码农甚至普通消费者的高度关注和广泛热议。 “什么是编译器？” “华为的方舟编译器和原生的AOT/JIT（Ahead of Time/Just in Time）有什么区别？”
其中一位网友的评论很有代表性：“昨天的华为发布会，我惊喜地发现，在这个时代，国内一家消费电子企业竟然将编译器作为一大亮点推出。华为在基础研发方面持续的高投入，加上手机终端市场份额正在走向全球第一，让中国企业的‘自建生态’梦想第一次成为可能。”
编译器是将用于程序开发的高级语言转换为机器指令的软件，可以理解为软件和硬件之间的桥梁。 方舟编译器将带来什么价值？ 简单来说，就是解决现有桥接不流畅的问题，是对真正的深度优化和创新，可以说给行业注入了新的活力。
而这只是华为一系列软件创新中的最新一项。 如今，从市场和用户的反馈来看，越来越多的消费者认同华为手机长期使用后依然流畅，而对于华为手机玩游戏体验不佳的抱怨也越来越少。 这不仅得益于华为手机芯片和硬件能力的快速提升，还得益于软件堆栈的深度优化和技术创新。
我们知道，任何软硬件的技术优化和创新探索，都必须以用户体验为目标。 服务近5亿在线用户的华为手机操作系统EMUI是如何围绕用户体验不断进行深度创新、推出硬核技术的？
故事还得从几年前说起。
如何使用面向消费者的软件
三年前，我负责中央软件学院2012级实验室。 7月份，于总的一个电话给了我来到CBG负责终端软件研发的机会。 我的心情既兴奋又忐忑。 令人兴奋的是，从加入公司开始，我就一直从事与软件密切相关的工作。 在我看来，完成大规模工业化软件开发就像以虚拟世界的0和1为建筑材料，设计建造一座宏伟的宫殿。 让我们的施工成果和工艺达到世界一流水平，为我们的用户和合作伙伴带来价值，一直是我的追求和梦想。
焦虑也随之而来。 虽然都是软件开发，但是智能手机操作系统对我来说是一个新的领域。 首先，标准化程度差异较大。 电信设备软件有非常完整的行业标准，如ITU、3GPP、IETF，实际上规范了网络架构和网元架构。 研发要做的就是根据标准协议，遵循一定的开发流程规范，如IPD（集成产品开发），并进行合理的项目管理，以达到相应的交付目标。 同时，对电信设备软件的要求也相对明确和趋同。 全球数百名操作人员70%以上的要求几乎相同，而设备日常维护的主体是经过专业培训、具有相当技术水平的操作维护人员，他们能够对设备使用中的各种问题提供相对清晰、准确的反馈。
面向消费者的软件则截然不同。 广泛流行的智能手机操作系统最终只有 iOS 和 。 与封闭一切框架保证体验的iOS不同，是由主导的AOSP社区开源的，但原生其实是（设计参考），具体到如何选择和扩展各个功能，以及如何与大量第三方应用进行交互。 没有详细、统一的标准可遵循。 各个手机厂商根据自己的硬件平台、产品定位和目标用户群体做了很多适配和优化改变，导致生态碎片化严重。 一切只能以消费者体验为基础。
在开放的环境下，如何才能达到最好的用户体验呢？ 当iOS通过多年的积累已经树立了稳固的领先形象时，如何让EMUI得到越来越多消费者的认可，是我和整个软件团队面临的最大挑战。
聚焦用户最大痛点“飞行中更换发动机”
我们决定以“最佳的用户体验”作为终端软件追求的目标。 首先要解决的问题是，什么最影响用户体验？
经过大量的调查和采访，团队很快发现，最受用户诟病的就是长期使用后的卡顿，这也是影响消费者体验的第一大障碍。
一位热爱电子产品的同事向我讲述了他使用智能手机的经历。 安卓手机进入大屏时代后，他在2013年买了最好的安卓手机S和H，依然是顶级配置，但使用一年多后，即使每天晚上不做任何操作，也会消耗10%以上的电量。 用他的话说，不是我在使用手机，而是手机在使用我。
为什么硬件配置再高，即便是当时最好的安卓手机，也面临着更多的稳定性和流畅度问题？ 哪些因素会导致长期使用后出现死机、死机的情况？
我们决定“啃”卡顿这块最大的硬骨头。 EMUI团队专门成立了“特战小组”，集中攻关。 专案组对系统下数十种型号的400余部手机进行了详细分析。 经过反复的问题复现和软硬件全栈分析，发现卡顿、崩溃的主要原因有以下四个：
1、系统管理松散，缺乏应用程序使用资源的规则，就像修了很多路却没有交通规则一样，造成拥堵和混乱；
2、系统硬件资源缺乏协调，单纯增加RAM（运行内存）资源并不能解决问题，而是更有效的调度和利用资源；
3.存储碎片的累积效应。 随着使用时间的增加，存储碎片越来越严重，数据读写速度明显下降，系统频繁卡顿并加剧；
4、APP扩容严重，特别是头部应用功能不断积累，导致生成数据急剧增加，严重占用系统资源，拖累系统运行速度。
这些问题几乎涉及从芯片到软件的整个堆栈。 如果只是被动地处理问题，是不可能真正解决问题的。 必须进行全面、系统的分析，才能提出全面、彻底的解决方案。 然而系统本身极其庞大，代码数亿行，在如此庞大的系统上“运行”的挑战可想而知。 优化时会不会导致其他兼容性问题？ 是否有足够的能力来实现预定的目标？
但试图用有故障的发动机度过难关只会导致更大的事故。 与其退缩，不如屈服。 通过大量细致的分析和研判，我们下定决心，沉船——做吧！ 最终，经过专家反复诊断和讨论，提出了五个“药方”，一一解决上述问题。
简单来说，人工智能是核心，在应用端进行智能分析，判断应用的资源需求特征（计算密集型、RAM密集型、IO密集型等）； 在硬件资源方面，感知CPU、内存、IO（Input/）、存储等资源状态，利用AI算法实现应用需求与硬件资源的最佳匹配，及时合理地组织和回收闲置资源，解决上述硬件资源协调和应用空间过度扩展的问题。
▲“生得快，活得快”体系示意图
“抽屉”换代为注入新活力
针对存储碎片的问题，我们采用了更为激进的解决方案——更换原生文件系统。
从诞生之初就直接建立在Linux的基础上，其文件系统一开始并没有考虑碎片文件的快速排序。 长期以来，手机继承了Linux的文件系统。 这种文件系统对于智能手机上的闪存存储并不友好，也是产生碎片的主要原因。 我们决定用F2FS（Flash File）文件系统替代原生文件系统，不仅是因为F2FS是为Flash量身定做的，更是因为它可以极大地避免手机上的文件碎片。
F2FS由友商S公司原创开源。 但S公司本身并没有率先使用。 因为文件系统决定了存储上所有文件的存储和访问方式，就像器官移植手术一样，更换文件系统的复杂性和风险是巨大的。
虽然我们在实验室仔细验证了半年多，但更换文件系统的高复杂度和高风险仍然是决策时最大的顾虑。 经过软件管理团队和技术团队反复分析，最终果断决定，与CBG签署军令状，承诺如果解决不了或者出现问题，将“按军法处置”。
得益于团队的大胆细致的执行，F2FS文件系统最终被成功替换，成为整体解决停滞问题的最重要的一部分。
2016年，随着Mate 9系列EMUI5.0的发布，我们给这个解决卡顿的方案取了一个简单易懂的名字，叫“Born Fast, Life Fast”，并向消费者承诺“18个月不卡顿”。 这个当时看似“吹牛”的承诺，如今已成为现实。 从市场反应和消费者反馈来看，在阵营中，华为手机率先摆脱了“卡住”的帽子。
2018年，谷歌将F2FS吸收到原生版本中，所有厂商都从中受益，这是对生态系统的宝贵贡献。 到目前为止，谷歌自研手机Pixel 3也采用了F2FS文件系统。
基于理性的技术判断和果断的决策，我们领先所有厂商一步。 更难能可贵的是，为了实现安全替换，我们团队义无反顾地对原生系统底层进行仔细剖析，边打边练，让我们团队积累了非常宝贵的经验，尝到了深度优化的甜头。
第一题，我和软件团队初步获得了CBG管理团队的信任，有了一个良好的起点。
迈向生态协调的“深水区”
在解决卡顿这个顽固问题的过程中，我们发现生态系统的松散是一个挑战。 这无法通过技术来解决，但却与用户体验密切相关。
与iOS生态的严格管控相比，生态主要依靠玩家的自律。 打个不恰当的比喻，原生系统就像修建的高速公路。 谷歌想象中，遵守交通规则的机动车自然会上路，但现实是，路上不仅有机动车，还有各种牛车、马车、三轮车、行人。
这种情况在国内更为严重。 手机厂商不断投入技术，让端侧运行环境更加高效、整洁。 然而，混合应用市场对用户体验影响巨大。 手机厂商不仅有自己的应用市场，还有种类繁多的第三方应用市场。 此外，还可以通过浏览器链接下载和安装应用程序。
“病从口入”，结果就是用户体验不断受损。
华为面临选择，是顺应潮流，还是率先举起大旗，联合重量级生态玩家，逐步规范和净化生态，将优质体验还给消费者？
仅仅依靠手机厂商持续的技术投入和优化已经不够了。 走向生态协作的“深水区”是华为终端软件必须迈出的一步。
经过前期大量的沟通和讨论，2016年11月14日，在上海Mate 9系列发布会上，华为联合阿里巴巴、百度、腾讯、网易共同发起绿色联盟。 作为一个开放的非营利组织，我们希望共同构建中国绿色应用环境，打造安全、可靠、可信、健康的应用生态系统，为消费者带来极致的应用体验。
▲ 绿色联盟发布
绿色联盟成立后，集中赞助厂商的经验和智慧，先后推出了1.0和2.0版本的《绿色联盟应用体验标准》，涵盖了应用安装和运行的兼容性、稳定性、安全性、功耗和性能标准。 同时发展了1000多家会员企业，覆盖了80%的主流应用。
在绿色联盟平台上，华为提供了3000多台真实测试设备，免费提供给所有应用开发者。 只要远程登录，就可以申请相应的测试资源并执行测试。 同时，华为及时将最新版本的变化分享给国内开发者，大大提高了应用对新版本的适配效率。
通过《绿色应用体验标准》的应用程序被标记为“绿色应用程序”，以便消费者在下载应用程序时可以清楚地了解应用程序的质量，并可以放心使用。 通过2年多的合作，绿盟科技已帮助超过20万开发者进行免费测试，引领Top 3000 应用降低高功耗和权限滥用问题。 消费者、应用开发商、互联网厂商、手机厂商都从中受益。 整个生态系统的参与者都愿意在这个平台上分享经验、共同创新。 2018年成立了AI开放生态合作、AI安全设计方案、AR、游戏加速四个创新工作组。
我们将与我们的合作伙伴一起，继续发展和壮大绿色联盟。 我们希望它能够成为整个行业的一盏明灯，优胜劣汰，为所有用户带来极致的应用体验。
“可怕”的GPU Turbo背后
2018年6月，于先生在北京发布“恐怖技术”GPU Turbo，不仅引起其他厂商纷纷效仿“恐怖”、“Turbo”，也在一些各大技术论坛上引发了底层技术的大讨论。
手机游戏产业的快速发展超出了很多人的预期。 近一半的用户是手机游戏用户。 早在2016年，国产手游就已经占据了游戏市场的半壁江山，而王者荣耀、吃鸡等“硬核”游戏的火爆，更是将游戏对手机图形处理能力的要求推向了前所未有的高度。 但受限于ARM Mali GPU的限制，在与其他顶级竞争对手的GPU的PK中，华为手机用户对游戏体验的抱怨尖锐。
手游的体验是否只能依靠GPU的处理能力，或者类似于一些所谓的游戏手机堆？ 能否像整机性能那样通过软硬件协同进行优化？ 这些问题进入了我们的视野。 只要去做，相关工作就会立即开始。
2017年2月，我们启动了中西结合的手机图形处理性能研究。 尽管新加入的海外图形处理专家给出了宝贵的意见，但整个攻关过程并不顺利。 它经历了无数的尝试、途径、推翻和重新开始的过程。 “如果你赢了，就举杯庆祝，如果你输了，那就拼个你死我活。” 来自美国、芬兰、俄罗斯以及深圳、杭州、南京、上海相应领域的专家不分部门、日夜奋战，最终达到了预期目标。
当我们最后说GPU Turbo可以在降低功耗的同时提高游戏性能时，业界开始质疑，他们都觉得这个逻辑违背常理。 但我们有足够的信心，从GPU（处理队列）、CPU/GPU联合调度，到OPEN GL（开放图形库）指令的详细解读和微调，再到图形处理引擎的重构和应用程序负载的清理，完整的全栈分析和解决方案，让我们有足够的技术信心，敢于公开我们的目标和承诺。
▲GPU Turbo全球联合研发团队
6月6日，发布会现场，某知名科技平台现场直播了搭载GPU Turbo的荣耀Play与其他竞争对手手机的同场对决。 从帧率、抖动率、掉帧、功耗等硬指标来看，荣耀Play胜出！ 一个多小时的实时对战让业界见识了GPU Turbo的实力。 GPU Turbo推出后的反响超出预期，各种第三方自发评测也证实了华为手机牢牢处于游戏性能第一阵营。
任何成功的背后都是辛勤的努力和汗水。 所有参与GPU Turbo项目的研发兄弟都已经记不清经历了多少个不眠之夜。 而我们始终牢记，投资技术、专注提升用户体验，才是不断改变用户观念、提升品牌和美誉度的王道。
软件工程中的“硬核”技术
2018年7月初，GPU Turbo推出的热度尚未散去。 突然，一个用户投诉引起了维护和营销团队的注意。 升级GPU Turbo后，不少用户在玩一款热门游戏时，会遇到很多场景花屏的情况。 自从华为和游戏厂商介入之后，到底是谁、中间是否有什么故事的问题，很快就成为了媒体炒作的内容，一时间各种说法纷至沓来。
尽管声音很多，但对于我们来说，用户的体验才是最重要的。 仅2天后，EMUI团队就迅速发布了约2MB的补丁包，很快解决了问题。 我们的快速反应能力几乎得到了消费者的一致好评。
▲ EMUI《刺激战场》补丁修复补丁
这种快速补丁升级能力是华为在终端领域独有的，其他安卓厂商不具备。 这背后是EMUI团队过去几年持续打造的软件工程能力：三大硬核能力：代码共享主干、全栈架构解耦、版本自动生成。
工欲善其事，必先利其器，而软件工程能力就是软件研发的“工具”。 强大的软件工程能力是软件开发的重要组成部分，是软件开发的硬核技术。
三多年前的EMUI基于海思麒麟、高通、MTK等不同主干的芯片。 主干网只是一个物理代码仓库，质量基本没有保障。 每个产品版本都是从主干拉出的一个分支，相关功能由产品经理和开发代表手动选择。 效率极低，质量无法保证。 从单个产品来看，看似“高效”，但每个产品功能特性的一致性以及品质的传承几乎很难实现。 没有可以通过网络升级到新版本的库存型号。 这导致整个软件团队的工作量很大，但重复效率低下，没有继承性，这让团队疲惫不堪，无法应对即将到来的大规模交付。
EMUI5.0版本项目立项以来，交付采用全解决方案运营模式，将用户交互、OS（操作系统）、海思、通信协议、原生模块纳入统一规划、同源设计、同源开发、同源测试。 解决方案依赖性得到了很好的识别和管理，并且计划也得到了协调。 同时，海思麒麟与高通的目标是共享主干网（MTK平台将于2018年并入主干网，至此华为EMUI的一个主干网兼容三大硬件平台），严格控制进入主干网的代码集成，质量优先，保证主干网的代码质量。 每个产品不再需要拉取分支，只需在发布时按下对应的产品即可发布版本。 主版本每周都能实现全轮自动化测试，质量越来越好，交付也越来越高效，而且这种能力是可以不断传承下去的。 虽然共同主干的实现给产品线和软件研发团队带来了不小的“折磨”，但今天的收益让一切的痛苦都是值得的。
架构是软件的骨架，是软件团队协同工作的基础和统一语言。 EMUI基于原生系统，代码总数超过1亿行，几乎是无线产品线的两倍。 如此大规模的代码每年都需要进行重大版本升级，每年原生代码的变更量和新增增量超过数千万行。 架构的模糊性和耦合性使得新功能的开发、现有功能的修改和变更、甚至bug的修复变得异常痛苦。 血肉骨骼混合在一起，全身都受到影响。 这样的系统已经很难维护和继续开发。 架构的选择和解耦已经成为必须要做的事情。
特别感谢宗宇和手机产品线总裁何刚的支持和信任。 在人力资源有限的情况下，允许我用40%的人力开始EMUI全栈架构的解耦重构。 架构部承担了这一历史使命，在八级软件专家胡正的带领下，开始了长达三年多的架构解耦工作。 经过多次讨论和激烈争论，这项工作终于在过去的几年里持续下去，并为今天 EMUI 的交付效率和质量做出了巨大的贡献。 清晰、解耦的架构是软件团队内部统一的工作基础，也是我们与业界合作的共同语言，使我们能够以“抽屉式”的方式替换相应的组件。 这也是EMUI这几年快速更换文件系统、智能调度系统、实现全栈补丁的基础。 的新版本也在吸收我们的最佳实践。 我们在整个系统解耦能力方面处于行业前列。
▲ EMUI 从公共主干线的紧耦合走向完全解耦
最后是版本的自动生成能力。 手机版本要求复杂，有公共渠道、运营商渠道等不同版本。 除了高、中、低端机的组合之外，每年还有数以万计的版本发布。 版本控制和发布都极其复杂。 CBG软件团队开发的CCM（版本自动编译配置平台）为这一问题的解决做出了巨大的贡献。 公众市场、运营商市场、不同国家、不可配置等都被抽象成可配置的参数，总共有上千个参数。 当需要发布版本时，根据目标市场的需求选择并修改相应的配置后，可以一键配置分发生成相应的版本。 整个过程高效、高质量。 系统上线以来，为我们节省了200+软件配置人力，并且一直平稳运行，零错误。
目前，EMUI日活跃用户接近5亿。 每个新版本的发布，除了支持新车型的推出外，还可以同时升级越来越多的车型，让消费者获得直接的实惠，同时我们也获得了越来越多消费者的支持和认可。
了解互联网的开发效率
还要注重平台软件的经验积累
近年来，在软件开发领域，互联网化和社交媒体已经成为非常热门的话题。 我想谈谈EMUI软件开发实践中的一些经验。 EMUI全栈包括APP、中间件和底层操作系统。 如果要求所有研发人员年轻化，并且必须放弃IPD而采用互联网的迭代方式，这种做法并不合理，而且很容易误导团队和领导对EMUI软件开发的理解。
在没有共同主干、架构解耦等软件工程能力之前，片面实施年轻化、迭代化开发将是一场灾难。 上层APP需要年轻人和快速迭代是对的，但中间件和OS首先需要体验，其次是创新。 没有多年的经验，是不可能做好底层软件的。 没有好的底层，上层的应用体验也不会好多少。 在EMUI架构完全解耦的今天，APP已经独立于EMUI平台进行开发，在APP的开发和实施中也贯彻了架构解耦的思想，实现了自主规划、开发和交付，全功能团队的快速迭代。 这是一种非常接近互联网的开发模式。 EMUI基础平台依然基于IPD流程，扎扎实实地按照规划持续开发和积累，以达到最好的品质。 全面照搬互联网，认为只谈IPD而不谈IPD就是落后的代表，这是一种误导。 无论是IPD还是IPD，都是工具。 关键是要准确把握业务需求，根据业务特点选择最适合的模式和工具。
结语
进入2019年，随着换机周期延长、增速放缓，手机行业进入饱和竞争状态。 基于硬件已经极具竞争力并逐渐甩掉竞争对手的事实，华为的软件也开始继续发力。 软硬件的紧密配合将使华为终端更具竞争力。 我们有理由期待华为终端的未来！
focus on user , the core , , and build an open . We are that EMUI will the hard power of 's .
There is no end to the and of user .
about RF
on radio /high high-speed , it is the and in this field. by Xu , a radio and -in-chief of "/2011 RF and " and "HFSS RF ". The has 100,000 , 15,000 added to the group (PhD 2000), the group , R&D , , , , etc., and radio .
