前幾篇內(nèi)容更多是從全局的視角闡述軟件定義汽車，但寫這個(gè)系列并不只是為了介紹軟件架構(gòu)，也不是為了給大家推銷理念或普及概念，而是為了構(gòu)建一張完整的全系統(tǒng)知識(shí)圖譜，系統(tǒng)性的探討在實(shí)現(xiàn)過程中的各種技術(shù)問題。按照我的想法，后續(xù)工作將按以下兩個(gè)階段進(jìn)行：1．設(shè)計(jì)階段；2．開源實(shí)施階段。

第一階段通過系列文章以及和大家的交流討論，梳理要解決的關(guān)鍵問題，確定解決這些問題的技術(shù)路徑，設(shè)計(jì)關(guān)鍵組件的技術(shù)架構(gòu)。

第二階段將著手搭建關(guān)鍵軟件組件的代碼框架。＂Talk is cheap， show me the code＂ ，對(duì)我而言，架構(gòu)設(shè)計(jì)不只是畫幾張圖就完事了，搭建一個(gè)基礎(chǔ)的代碼框架，也是保證架構(gòu)設(shè)計(jì)能夠快速推進(jìn)的有效手段之一。如果你是軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)的高手，又對(duì)開源軟件感興趣，可以在后臺(tái)留言，這種局面是有機(jī)會(huì)做點(diǎn)事情的，興趣驅(qū)動(dòng)無任何商業(yè)目的，歡迎各路geek參與討論！

在科技圈工作久了的人，估計(jì)也很難理解，為啥汽車行業(yè)會(huì)形成這種群雄割據(jù)的狀態(tài)，汽車軟件的封閉性，看似給這個(gè)行業(yè)構(gòu)筑了壁壘，實(shí)際上也限制了整個(gè)行業(yè)生態(tài)的發(fā)展，開源軟件造就了今天人工智能行業(yè)的繁榮，但一眼望去，整個(gè)汽車軟件行業(yè)依然一片沉寂，都知道軟件很重要，可是符合行業(yè)要求的人才從什么地方來呢？

構(gòu)建一個(gè)面向車載的全棧軟件參考方案，思考并解決各個(gè)組件在車載環(huán)境下面對(duì)的挑戰(zhàn)（實(shí)時(shí)可靠、功能安全、信息安全），一方面為各方提供一些參考設(shè)計(jì)和思路，另一方面也為剛?cè)腴T的行業(yè)初學(xué)者領(lǐng)領(lǐng)路，軟件方面將重點(diǎn)圍繞以下主題展開：

車載RTOS系統(tǒng)Hypervisor虛擬化分布式通信框架分布式服務(wù)開發(fā)框架分布式計(jì)算框架 中央計(jì)算單元的架構(gòu)

完整的數(shù)字系統(tǒng)架構(gòu)，是軟件定義汽車的技術(shù)基礎(chǔ)，應(yīng)該是由，電子電氣架構(gòu)＋計(jì)算單元硬件架構(gòu)＋軟件架構(gòu)三部分組成。

EEA 構(gòu)型．jpg

傳統(tǒng)的整車部門也會(huì)有電子電氣架構(gòu)，其涵蓋的內(nèi)容很廣，但是數(shù)字系統(tǒng)更多的關(guān)注通信與計(jì)算的部分，兩者是一個(gè)互補(bǔ)的合作關(guān)系。在Domain向Zonal發(fā)展過程中就產(chǎn)生了一個(gè)分水嶺，Domain之前傳統(tǒng)的EEA部門就能完全應(yīng)對(duì)，Zonal 之后由于新增了大量的軟件開發(fā)工作，需要與軟件團(tuán)隊(duì)高度合作。

今天討論的重點(diǎn)不是EEA架構(gòu)，而是其中最關(guān)鍵的部分，中央計(jì)算單元，不管是按區(qū)域的架構(gòu)，還是以后的純中央計(jì)算平臺(tái)，其硬件構(gòu)型從根本上決定了軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)方向。

中央計(jì)算單元構(gòu)型．jpg

中央計(jì)算單元可以分為以下三種形態(tài)：分離式硬件隔離式軟件虛擬式

分離式是指，將多個(gè)不同的芯片集成到一個(gè)中央計(jì)算單元上去，每個(gè)運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，只是在形態(tài)上集中到了一起，各單元依然獨(dú)立的完成各自任務(wù)，代表如特斯拉AP，奧迪zFAS等。

硬件隔離式是指，在統(tǒng)一的計(jì)算平臺(tái)上采用虛擬化方案，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，但是各個(gè)系統(tǒng)依然在硬件上進(jìn)行隔離，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的專屬硬件資源。

軟件虛擬式是指，在統(tǒng)一的計(jì)算平臺(tái)上采用虛擬化方案，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)操作系統(tǒng)所使用的硬件資源，由Hypervisor層動(dòng)態(tài)調(diào)配，每個(gè)系統(tǒng)并沒有專屬的硬件資源。

分離式最大的好處就是功能邊界清晰，相比于傳統(tǒng)的獨(dú)立的BOX，只需要在電路設(shè)計(jì)上，把每個(gè)芯片放在不同的PCB板，然后將多塊PCB疊加在一起。壞處就是，硬件資源浪費(fèi)，每個(gè)芯片都需要一個(gè)最小系統(tǒng)，并且硬件上還沒法拓展。

硬件隔離式和軟件虛擬式，都采用了虛擬化方案，唯一不同點(diǎn)在于硬件資源是否專屬，如果是專屬的，就意味著資源無法動(dòng)態(tài)調(diào)配，容易產(chǎn)生資源浪費(fèi)。虛擬化方案最大的好處是，硬件上的可拓展性，如果中央計(jì)算單元采用刀片式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以很方便的拓展計(jì)算單元的算力，而不用替換整個(gè)計(jì)算單元。

談到Hypervisor虛擬化，大家最大的顧慮就是穩(wěn)定性，其實(shí)在中央計(jì)算單元中，只需要兩個(gè)操作系統(tǒng)即可，用于自動(dòng)駕駛、車控、網(wǎng)關(guān)的RTOS，以及用于娛樂的普通OS（如Android、Linux）。用于娛樂的OS完全可以通過虛擬機(jī)的方式運(yùn)行，用于自動(dòng)駕駛、車控、網(wǎng)關(guān)的RTOS，可以直接運(yùn)行在Hypervisor層，這樣在兼顧實(shí)時(shí)計(jì)算的要求的前提下也能獲得豐富的娛樂系統(tǒng)功能。

結(jié)語

前面幾篇介紹了面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)SOA，但是SOA其實(shí)只是解決了軟件定義汽車中的一個(gè)問題，即服務(wù)的開發(fā)、通信等問題，他只是整個(gè)技術(shù)棧當(dāng)中的一環(huán)，而且也并不是解決這個(gè)問題的唯一途徑。

收到了一些專家的反饋，他們認(rèn)為應(yīng)該從更高的維度去闡釋軟件定義汽車，架構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要包含車載計(jì)算，還應(yīng)考慮其與云端、邊緣端等的關(guān)系，所以接下來將從底層的基礎(chǔ)系統(tǒng)入手，逐步向上拓展，將這個(gè)分布式系統(tǒng)的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。本篇只是開了個(gè)頭，下一篇將重點(diǎn)探討，Hypervisor虛擬化技術(shù)在基礎(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)中的應(yīng)用。