Arm 框架肯定了基于云的汽車開發(fā)的趨勢

Arm于 9 月 15 日宣布了其 SOAFEE（嵌入式邊緣的可擴(kuò)展開放架構(gòu)）軟件框架項(xiàng)目。其他公司也參與其中，預(yù)計(jì)還會(huì)有更多公司加入。Arm 將 SOAFEE 定義為實(shí)時(shí)運(yùn)行且具有安全意識的開放軟件架構(gòu)和參考軟件實(shí)現(xiàn)。

該軟件架構(gòu)使云技術(shù)能夠與汽車功能安全和實(shí)時(shí)要求相結(jié)合。SOAFEE 原型設(shè)計(jì)和早期開發(fā)正在進(jìn)行中。

這是 Arm 的一個(gè)絕妙之舉，而且很有可能成功。SOAFEE 利用了汽車軟件開發(fā)的許多增長趨勢，包括使用云平臺以及相關(guān)技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)。SOAFEE 還可以從汽車對軟件即服務(wù) (SaaS) 不斷增長的需求中受益。

下表總結(jié)了 Arm SOAFEE 項(xiàng)目。

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SOAFEE解釋

開源參考項(xiàng)目是用于云軟件開發(fā)的軟件框架，部署為嵌入式汽車代碼。

SOAFEE 的目標(biāo)是利用云原生開發(fā)的優(yōu)勢來解決汽車復(fù)雜性的挑戰(zhàn)和限制，例如功能安全和實(shí)時(shí)控制。云原生包括許多技術(shù)、工作流程和設(shè)計(jì)策略，可以改進(jìn)汽車軟件的開發(fā)、部署和更新——從生產(chǎn)到車輛生命周期。

SOAFEE 還利用了兩個(gè)較早的 Arm 計(jì)劃——Project Cassini 和 Arm SystemReady。Project Cassini 是一項(xiàng)開放、協(xié)作、基于標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)劃，旨在跨 Arm 的邊緣生態(tài)系統(tǒng)提供云原生軟件。Project Cassini 利用各種基于 Arm 的平臺為邊緣應(yīng)用程序創(chuàng)建安全基礎(chǔ)。

SystemReady 是一個(gè)基于一組硬件和固件標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)認(rèn)證計(jì)劃。這些標(biāo)準(zhǔn)包括基本系統(tǒng)架構(gòu)和基本啟動(dòng)要求規(guī)范以及特定于市場的補(bǔ)充。

一個(gè)特別興趣小組已經(jīng)啟動(dòng)，但到目前為止還沒有可用的網(wǎng)站。已經(jīng)支持 SOAFEE 的 20 家公司是 SIG 成員，預(yù)計(jì)還會(huì)有更多公司加入。

云原生

SOAFEE基于Arm平臺開發(fā)汽車軟件具有多重優(yōu)勢，加速汽車軟件開發(fā)和部署的云原生技術(shù)。

跨基于 Arm 的硬件和軟件平臺的軟件可移植性將會(huì)增加。由于更好的開發(fā)工具，軟件質(zhì)量也有望提高。代碼數(shù)量也應(yīng)該基于更快的開發(fā)時(shí)間和更低的成本而增長。

許多優(yōu)勢都基于 SOAFE 使用的技術(shù)，總結(jié)如下。軟件容器是實(shí)現(xiàn)許多 SOAFEE 優(yōu)勢的關(guān)鍵技術(shù)。

云原生技術(shù)已成功用于云軟件開發(fā)，是 SOAFEE 框架的核心。這些技術(shù)是軟件容器、微服務(wù)架構(gòu)、編排器和 DevOps。以下是 Arm白皮書的摘要，解釋了其 SOAFEE 方法。

容器技術(shù)對于汽車軟件來說可能是最重要的。與運(yùn)輸集裝箱的類比是有用的：運(yùn)輸集裝箱在運(yùn)輸過程中將內(nèi)容物與其他貨物隔離，保護(hù)內(nèi)容物免受天氣和盜竊。

軟件容器包括應(yīng)用程序代碼、配置文件、庫和運(yùn)行應(yīng)用程序所需的依賴項(xiàng)。可以將容器視為可以移植到其他系統(tǒng)的虛擬化應(yīng)用程序。但是，容器與特定的操作系統(tǒng)及其硬件和軟件功能相關(guān)聯(lián)。

軟件容器在云部署和數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行良好。SOAFEE 使用與部署在汽車 ECU 中的相同技術(shù)進(jìn)行云開發(fā)。

顧名思義，微服務(wù)是一種面向服務(wù)的架構(gòu)方法，其中應(yīng)用程序構(gòu)建為小型獨(dú)立服務(wù)單元的集合。軟件工程方法側(cè)重于將應(yīng)用程序劃分為具有良好定義接口的單功能模塊。在云原生部署中，微服務(wù)封裝在容器中。這使微服務(wù)能夠在定義的容器運(yùn)行時(shí)環(huán)境中執(zhí)行，并且可以由編排器管理和監(jiān)控部署。

微服務(wù)被定義為松耦合，因?yàn)閷σ豁?xiàng)服務(wù)的更改不應(yīng)影響另一項(xiàng)服務(wù)的性能。這意味著微服務(wù)可以獨(dú)立于系統(tǒng)的其余部分進(jìn)行測試。該結(jié)構(gòu)允許在對完全組合的系統(tǒng)進(jìn)行集成測試之前對復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行劃分，以測試單個(gè)服務(wù)。

編排器是云原生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)管理基于微服務(wù)的應(yīng)用程序的配置、部署和監(jiān)控。編排器使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口：

編排器和容器運(yùn)行時(shí)之間的容器運(yùn)行時(shí)接口；

容器網(wǎng)絡(luò)接口，用于配置和控制網(wǎng)絡(luò)、防火墻和其他組件的標(biāo)準(zhǔn)；

容器存儲(chǔ)接口，用于暴露容器實(shí)例可用的存儲(chǔ)；和

啟用對容器內(nèi)系統(tǒng)資源的托管訪問的設(shè)備插件。

編排器使用這些接口通過啟用微服務(wù)之間的通信和訪問正確操作所需的數(shù)據(jù)來管理復(fù)雜的應(yīng)用程序部署。

有幾個(gè)編排器選項(xiàng)，Kubernetes 成為默認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Kubernetes 也稱為 K8s，是一種開源編排器，用于自動(dòng)部署、擴(kuò)展和管理容器化應(yīng)用程序。輕量級 Kubernetes 或 K3 占用空間更小，更適合嵌入式和資源受限的環(huán)境。

云原生的工作流方面稱為 DevOps，開發(fā)工作流與部署操作相結(jié)合。以定義和管理的方式結(jié)合這兩個(gè)學(xué)科可以簡化應(yīng)用程序的開發(fā)、部署和持續(xù)改進(jìn)。

DevOps 對于在車輛生命周期內(nèi)管理汽車軟件特別有用，包括網(wǎng)絡(luò)安全、無線錯(cuò)誤修復(fù)和功能軟件更新以及越來越多的 SaaS。

云原生增強(qiáng)

SOAFEE 利用云原生框架從最佳實(shí)踐和標(biāo)準(zhǔn)中受益。但是，汽車軟件需要增強(qiáng)云原生技術(shù)。其中包括使用混合應(yīng)用程序和實(shí)時(shí)處理器（包括一系列加速器）的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)部署 ECU 的能力。

通過工作組，Arm 及其合作伙伴旨在了解云原生技術(shù)的當(dāng)前差距，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)合作。合作將有助于彌合差距，使云原生框架能夠應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

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由于汽車軟件的安全性和實(shí)時(shí)性要求，最需要增強(qiáng)編排器。增強(qiáng)示例包括 I/O 帶寬和保證執(zhí)行時(shí)間。編排器還必須能夠表達(dá)汽車軟件的額外運(yùn)行時(shí)要求。

下一步是增強(qiáng)容器運(yùn)行時(shí)間以滿足汽車需求。首選路徑是使用虛擬化容器運(yùn)行時(shí)。SOAFEE 開發(fā)人員正在與 Open Container Initiative 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)合作來實(shí)現(xiàn)容器運(yùn)行時(shí)增強(qiáng)功能。

DevOps 增強(qiáng)必須針對汽車測試和驗(yàn)證，從云活動(dòng)到實(shí)驗(yàn)室開發(fā)再到車載試駕。用于 CI/CD 或持續(xù)集成/持續(xù)開發(fā)的云原生技術(shù)也將過渡到汽車軟件以提供額外的功能。

SOAFEE 的一個(gè)關(guān)鍵價(jià)值主張是汽車軟件平臺和應(yīng)用程序的可移植性和重用性。為了實(shí)現(xiàn)可移植性，需要對加速器和高帶寬 IO 設(shè)備進(jìn)行增強(qiáng)。功能安全和實(shí)時(shí)能力也是其中的一部分。

VirtIO 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化接口，允許虛擬機(jī)訪問簡化的“虛擬”設(shè)備。SOAFEE 正在探索 VirtIO 如何提供幫助。

這些針對汽車應(yīng)用程序的云原生增強(qiáng)功能仍在進(jìn)行中。

可用性

SOAFEE 參考軟件堆棧的初始版本現(xiàn)已推出，支持云原生汽車軟件的開發(fā)。SOAFEE 參考軟件可以在這里下載。

要使用 SOAFEE 軟件框架，開發(fā)人員需要一個(gè)參考硬件平臺。凌華科技提供兩個(gè)平臺。用于實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的系統(tǒng)可用于 32 核 Ampere Altra SoC。堅(jiān)固的參考硬件平臺也可用于使用 80 核 Ampere Altra SoC 的車載測試。

參考硬件和軟件框架支持開發(fā)和測試用于駕駛艙、ADAS、AV 和動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用的基于 SOAFEE 的 ECU。

Arm 將需要更多的硬件和軟件組件來構(gòu)建強(qiáng)大的云生態(tài)系統(tǒng)和配套的嵌入式汽車產(chǎn)品。這需要時(shí)間，但 Arm 已經(jīng)取得了良好的開端。

SOAFEE 競賽

Arm 的 SOAFEE 戰(zhàn)略很可能會(huì)成功，但仍有競爭空間。

許多公司已經(jīng)采用云平臺來開發(fā)汽車軟件。如果生態(tài)系統(tǒng)按預(yù)期發(fā)展，這些進(jìn)入者很可能會(huì)隨著時(shí)間的推移轉(zhuǎn)向 SOAFEE。因此，它們不太可能成為直接競爭對手。

領(lǐng)先的處理器平臺公司可能是競爭對手，尤其是英特爾公司。Nvidia 可以利用 SOAFEE，即使其對 Arm 的收購提議沒有成功。我在 PC 行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)表明，與 SOAFEE 競爭的機(jī)會(huì)很短。

為什么？因?yàn)?Arm 處理器在所有 ECU 領(lǐng)域都占主導(dǎo)地位。一旦擁有與 Arm 兼容的系統(tǒng)和軟件的大型 OEM、一級供應(yīng)商和主要芯片制造商開始使用 SOAFEE，這場戰(zhàn)斗就會(huì)取得勝利。這可能會(huì)在大約兩年內(nèi)發(fā)生，使 SOAFEE 成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

底線

汽車軟件行業(yè)在開發(fā)新的應(yīng)用程序和系統(tǒng)軟件時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)向云軟件平臺。SOAFEE 添加了用于 IT 和云應(yīng)用程序的功能，但具有車輛部署所需的特定功能。

SOAFEE 將為云開發(fā)添加實(shí)時(shí)操作和安全功能，并為部署在 ECU 中的嵌入式軟件平臺添加等效功能——在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)。

Arm 將 SOAFEE 定位為汽車云原生軟件開發(fā)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

SOAFEE 并沒有為 Arm 創(chuàng)造新的收入——至少現(xiàn)在還沒有。然而，它增加了處理器競爭對手在汽車市場的進(jìn)入壁壘——這個(gè)壁壘已經(jīng)相當(dāng)高了。

雖然我相信 Arm 的戰(zhàn)略會(huì)成功，但 SOAFEE 將如何影響汽車軟件業(yè)務(wù)和供應(yīng)鏈的各個(gè)部分仍然存在許多問題。

審核編輯 黃昊宇