Fuchsia OS – Googles Be­triebs­sys­tem der Zukunft?

Google arbeitet an einem neuen Be­triebs­sys­tem: Mit Fuchsia OS kehrt der Tech­no­lo­gie­kon­zern der Linux-Ar­chi­tek­tur den Rücken und setzt statt­des­sen auf den selbst­ent­wi­ckel­ten Micro-Kernel Zircon. Fuchsia könnte nicht nur das Desktop-Be­triebs­sys­tem Chrome OS ablösen, sondern auch das auf Mo­bil­ge­rä­te aus­ge­leg­te Android. Und das, obwohl sich Android heute quasi kon­kur­renz­los auf dem Markt etabliert hat.

Ist Google Fuchsia das Be­triebs­sys­tem der Zukunft? Wir haben das Projekt unter die Lupe genommen.

Fuchsia ist nicht nur eine Farbe zwischen Rot und Blau, sondern auch der Name eines modularen, rech­te­ba­sier­ten Echtzeit-Be­triebs­sys­tems, das Google seit 2016 vor den Augen der Öf­fent­lich­keit ent­wi­ckelt. Das System ist u. a. in C, C++, Dart, Go und Rust ge­schrie­ben und soll auf modernen 64-bit-Intel-ARM-Pro­zes­so­ren laufen.

Der Quellcode von Fuchsia OS steht unter Open-Source-Lizenz (u. a. BSD-, MIT-und Apache-Lizenz) und kann in Googles öf­fent­li­chen Git-Re­po­si­to­rys von jedermann ein­ge­se­hen und her­un­ter­ge­la­den werden. In­ter­es­sier­te finden hier auch eine um­fang­rei­che Do­ku­men­ta­ti­on des Projekts.

Der Do­ku­men­ta­ti­on zufolge ist Fuchsia OS glei­cher­ma­ßen für Smart­phones, Tablets, Laptops und Desktop-Computer geeignet. Mit Armadillo steht seit Mai 2017 ein auf Touch-Bedienung op­ti­mier­tes User-Interface (UI) mit gra­fi­scher Be­nut­zer­ober­flä­che zur Verfügung. Ein Desktop-UI für Fuchsia OS ent­wi­ckelt Google unter dem Ar­beits­ti­tel Capybara. Seitdem mehren sich die Gerüchte, Google arbeite an einem Ersatz für das nahezu kon­kur­renz­lo­se Android.

Bei der Ent­wick­lung von Fuchsia OS be­schrei­tet Google gänzlich neue Wege. Man könnte sagen, der Konzern hat aus ver­gan­ge­nen Fehlern gelernt – ins­be­son­de­re in Bezug auf Ein­schrän­kun­gen und Probleme bei der Ak­tua­li­sie­rung und Mo­di­fi­ka­ti­on von Android und Chrome OS. Der zentrale Un­ter­schied zu den eta­blier­ten Google-Be­triebs­sys­te­men: Fuchsia OS ist von Grund auf modular aufgebaut. Dies zeigt sich nicht nur in einer modularen Sys­tem­ar­chi­tek­tur, sondern auch in einem völlig neuen Ver­ständ­nis davon, was eine Anwendung ist.

Google Fuchsia liegt ein modulares Design zugrunde, das mit dem Konzept der App bricht. Software-Einheiten werden als Packages (Pakete) be­zeich­net. Bei einem Paket handelt es sich um eine Auswahl an Dateien – u. a. Metadaten, Manifest-Dateien und aus­führ­ba­re Elemente. Letztere werden in der Google-Ter­mi­no­lo­gie Com­pon­ents (Kom­po­nen­ten) genannt.

Fuchsia-Kom­po­nen­ten kommen dem, was wir heute als Apps be­zeich­nen, am nächsten. Jede Kom­po­nen­te erfüllt eine bestimmte Aufgabe und kann mit anderen Kom­po­nen­ten kom­bi­niert werden, um komplexe An­wen­dun­gen zu er­mög­li­chen. Zu den Be­stand­tei­len einer Kom­po­nen­te zählen eine Manifest-Datei sowie der zu­ge­hö­ri­ge Code. Kom­po­nen­ten laufen stets in einer eigenen Sandbox, greifen über Na­mens­räu­me auf Objekte zu und ver­öf­fent­li­chen diese über ein Ex­port­ver­zeich­nis. Bei Fuchsia OS stehen vor allem zwei Arten von Kom­po­nen­ten im Vor­der­grund: Models (Module) und Agents (Agenten).

Kom­po­nen­ten in der Rolle eines Agenten arbeiten im Hin­ter­grund und stellen Dienste für andere Kom­po­nen­ten bereit. Der Aufruf eines Agenten erfolgt entweder durch eine andere Kom­po­nen­te oder durch das System – bei­spiels­wei­se als Antwort auf bestimmte Trigger wie Push-Be­nach­rich­ti­gun­gen oder andere Vorgänge auf dem Bild­schirm.

Bei Modulen handelt es sich um Kom­po­nen­ten mit Be­nut­zer­schnitt­stel­le, die für den Nutzer sichtbar im Vor­der­grund aus­ge­führt werden. Jedes Modul innerhalb des Be­triebs­sys­tems wurde für eine bestimmte Aufgabe ent­wi­ckelt und ist ent­spre­chend ge­kenn­zeich­net, sodass es au­to­ma­tisch auf­ge­ru­fen werden kann, sobald es benötigt wird. Dies erfolgt anhand der Funktion des Moduls, die sich mithilfe so­ge­nann­ter Verbs (Verben) und Nouns (Nomen) be­schrei­ben lässt.

Jedes Modul umfasst eine Liste von Verben, die angeben, welche Arbeit das Modul erledigen kann, sowie eine Liste von Nomen, die für Entitäten stehen, mit denen ge­ar­bei­tet wird. Der Begriff Entity umfasst gemäß der Google-Ter­mi­no­lo­gie alle eindeutig iden­ti­fi­zier­ba­ren Personen, Orte, Dinge, Er­eig­nis­se oder Konzepte, die als struk­tu­rier­te Da­ten­ob­jek­te vorliegen, auf die verwiesen werden kann und die sich abrufen, prä­sen­tie­ren, ma­ni­pu­lie­ren oder frei­ge­ge­ben lassen.

In der Praxis gestaltet sich die Arbeit mit dem Echt­zeit­be­triebs­sys­tem Fuchsia somit fol­gen­der­ma­ßen: Sobald ein Nutzer eine Aktion ausführt, ermittelt Fuchsia OS au­to­ma­tisch das passende Modul für die Aufgabe. Dabei wird die ge­wünsch­te Aktion in eine Kom­bi­na­ti­on aus Verb und Nomen übersetzt. Das System ruft daraufhin eine Liste aller Module ab, die das ge­wünsch­te Verb un­ter­stüt­zen und filtert im nächsten Schritt nach dem Modul, das auch mit dem ge­wünsch­ten Nomen umgehen kann.

Verwandte Module lassen sich zu so­ge­nann­ten Storys grup­pie­ren. Storys kom­bi­nie­ren ver­schie­de­ne Aktionen und Aufgaben nach aktuellen An­for­de­run­gen und sollen Benutzern er­mög­li­chen, komplexe An­wen­dun­gen nach ihren eigenen Vor­stel­lun­gen und An­for­de­run­gen zu­sam­men­zu­stel­len.

Ein modularer Ansatz liegt auch der System-Ar­chi­tek­tur von Fuchsia OS zugrunde. Das Be­triebs­sys­tem umfasst vier mehr oder weniger un­ab­hän­gi­ge Ebenen mit je eigenen Aufgaben: Zircon, Garnet, Peridot und Topaz.

Zircon (ehemals Magenta) stellt die Basis des neuen Google-Be­triebs­sys­tems dar, ist streng genommen jedoch kein Teil von Fuchsia OS und könnte prin­zi­pi­ell auch bei anderen Be­triebs­sys­te­men zum Einsatz kommen.

Zircon enthält den Kernel von Fuchsia OS, den Ge­rä­te­ma­na­ger, die meisten Core- und First-Party-Ge­rä­te­trei­ber sowie Low-Level-Sys­tem­bi­blio­the­ken wie libc und launchpad. Darüber hinaus bietet Zircon mit FIDL (Fuchsia Interface De­fi­ni­ti­on Language) ein Protokoll für die In­ter­pro­zess­kom­mu­ni­ka­ti­on. FIDL ist pro­gram­mier­spra­chen­un­ab­hän­gig, verfügt jedoch über An­bin­dun­gen zu populären Pro­gram­mier­spra­chen wie C, C++, Dart, Go und Rust.

Als Basis von Fuchsia OS ver­mit­telt Zircon den Hardware-Zugriff für nach­fol­gen­de Ebenen, erstellt Software-Abs­trak­tio­nen über den gemeinsam genutzten Hardware-Res­sour­cen und dient als Plattform für die hard­ware­na­he Software-Ent­wick­lung (Low-Level). Zircon ist aus dem Projekt Little Kernel (LK) her­vor­ge­gan­gen, das als Boot­loa­der (Start­pro­gramm) für Android fungiert.

Garnet ist die erste Fuchsia-spe­zi­fi­sche Sys­tem­ebe­ne, die auf Zircon aufbaut. Hier werden diverse Sys­tem­diens­te auf Ge­rä­te­ebe­ne sowie Netzwerk-, Medien- und Gra­fik­diens­te zur Verfügung gestellt – bei­spiels­wei­se für die Software-In­stal­la­ti­on, für die System-Ad­mi­nis­tra­ti­on und die Kom­mu­ni­ka­ti­on mit anderen Systemen. Garnet enthält u. a. den Grafik-Renderer Escher, das Pa­ket­ver­wal­tungs- und Ak­tua­li­sie­rungs­sys­tem Amber sowie den Text- und Code-Editor Xi.

Peridot ist die Be­triebs­sys­tem­ebe­ne von Fuchsia OS, auf der die modularen An­wen­dun­gen (s. o.) verwaltet und nach aktuellen Nut­zer­an­for­de­run­gen zu­sam­men­ge­stellt werden. Kern­kom­po­nen­ten von Peridot sind Ledger und Maxwell.

• Ledger: Bei Ledger handelt es sich um ein cloud­ba­sier­tes Spei­cher­sys­tem (Dis­tri­bu­ted Storage System), das jeder Fuchsia-Kom­po­nen­te (Module oder Agenten) einen separaten Da­ten­spei­cher zur Verfügung stellt. Dieser wird über ver­schie­de­ne Geräte hinweg syn­chro­ni­siert. Das er­mög­licht es einem Anwender, auf einem Fuchsia-Gerät genau da wei­ter­zu­ma­chen, wo er auf einem anderen Fuchsia-Gerät aufgehört hat. Ledger wird im Google-Account des Anwenders gesichert.
• Maxwell: Mit Maxwell hat Google eine Kom­po­nen­te in Fuchsia OS in­te­griert, die Anwendern als künst­li­che In­tel­li­genz zur Seite steht. Wie für Fuchsia üblich, ist auch Maxwell modular aufgebaut. Das KI-System besteht aus einer Reihe von Agenten, die die Aktionen des Nutzers sowie die von ihm ver­wen­de­ten Inhalte ana­ly­sie­ren, im Hin­ter­grund passende In­for­ma­tio­nen ermitteln und Vor­schlä­ge an das Be­triebs­sys­tem wei­ter­ge­ben – bei­spiels­wei­se welche Module oder Storys passend zum Nut­zer­ver­hal­ten zum je­wei­li­gen Zeitpunkt geladen werden sollten. Auch der Google-Sprach­as­sis­tent ist Teil der KI-Kom­po­nen­te, der im Rahmen des Fuchsia-Projekts unter dem Codenamen Kronk wei­ter­ent­wi­ckelt wird.

Dem modularen Ansatz ent­spre­chend haben die Ent­wick­ler von Fuchsia OS die Sys­tem­ar­chi­tek­tur in einzelne Bereiche mit spe­zi­el­len Aufgaben auf­ge­teilt. Dies sorgt nicht nur für eine bessere Les­bar­keit des Codes, sondern wirkt sich ins­be­son­de­re auf die An­pass­bar­keit und Ak­tua­li­sie­rung des Be­triebs­sys­tems aus. So löst Google u. a. das Update-Problem, mit dem Android seit längerem zu kämpfen hat.

Darüber hinaus kommt die modulare Sys­tem­ar­chi­tek­tur den Ver­triebs­part­nern von Google entgegen, die Fuchsia OS nach eigenen Vor­stel­lun­gen anpassen oder erweitern möchten.

Hardware-Her­stel­ler haben die Mög­lich­keit, einzelne Ebenen des Be­triebs­sys­tems mit eigenen Produkten aus­zu­tau­schen, ohne dass sich dies auf die Funk­tio­na­li­tät der anderen Ebenen auswirkt. Samsung bei­spiel­wei­se könnte Topaz durch eine selbst ent­wi­ckel­te Be­nut­zer­ober­flä­che im Stil von TouchWiz ersetzen. Amazon hätte die Mög­lich­keit, auf Peridot und den Google-Sprach­as­sis­ten­ten zu ver­zich­ten und Fuchsia OS statt­des­sen mit einem AWS-basierten App-Modul inklusive Alexa aus­zu­stat­ten.

In beiden Fällen könnten Ge­rä­te­her­stel­ler in­di­vi­dua­li­sier­te Versionen von Fuchsia OS anbieten, ohne die Funk­tio­nen von Zircon und Garnet sowie die of­fi­zi­el­len Update-Zyklen für diese Ebenen zu be­ein­träch­ti­gen.

Fuchsia OS nimmt langsam Gestalt an, ist von der Markt­rei­fe aber noch weit entfernt. Auch ein of­fi­zi­el­les Release-Datum hat Google bisher nicht be­kannt­ge­ge­ben. Erste Hardware-Tests fanden Me­di­en­be­rich­ten zufolge bereits statt. Als erster Ge­rä­te­her­stel­ler, der Fuchsia OS testen konnte, hat Huawei das neue Be­triebs­sys­tem er­folg­reich auf dem Honor Play gebootet. In dem Smart­phone ist der Huawei-Chip Kirin-970 verbaut, der auch in anderen Geräten des Her­stel­lers zum Einsatz kommt – bei­spiels­wei­se im Mate 10, Mate 20 und Mate 20 Pro.

Aus­führ­lich getestet wurde Fuchsia OS auch von den Re­dak­teu­ren von Ars Technica, die die Vorab-Version auf einem Pixelbook zum Laufen gebracht haben. Folgendes Video zeigt das Ergebnis des Tests: