為什么要軟件定義汽車，原生云開發(fā)興起

SDV (Software-Defined Vehicle，軟件定義汽車)是汽車行業(yè)熱門話題，SDV實(shí)際是SOA架構(gòu)和中央計(jì)算E/E架構(gòu)的合體。

SDV的出現(xiàn)主要是因?yàn)槠囓浖膹?fù)雜程度和成本正飛速增長(zhǎng)，開發(fā)周期也在拉長(zhǎng)，為解決這個(gè)問題，SDV應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)SDV也為整車廠打開了想象空間，比如蘋果那樣的AppStores。SDV的靈感來自手機(jī)和IT行業(yè)，不僅吸取了手機(jī)行業(yè)的三大支柱，即標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)流程、硬件抽象化和AppStores，也吸取了IT行業(yè)的兩個(gè)特征，即開源和基于原生云的軟件開發(fā)。

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SDV的設(shè)計(jì)目標(biāo)，大幅度降低開發(fā)成本，第一原型的開發(fā)周期從按月計(jì)算到以小時(shí)計(jì)算，推出到市場(chǎng)從3年縮短至數(shù)周。

如何做到這些，這就是SOA （Service Oriented Architecture）架構(gòu)。目前，汽車主要還是CAN總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以太網(wǎng)只是用于ADAS和座艙領(lǐng)域，一般也僅是百兆。CAN是廣播通信方式，以CAN為核心的軟件架構(gòu)是以Signal Oriented Architecture，信號(hào)導(dǎo)向架構(gòu)，于 ECU 的功能是固定的，彼此通過 LIN/CAN 等總線進(jìn)行廣播式通信，軟件提前編寫并固化在 ECU 內(nèi)運(yùn)行。隨著汽車功能越來越多日益復(fù)雜，ECU的數(shù)量也急劇增多，微小的功能改動(dòng)都可能會(huì)引起整車通信甚至其它 ECU 軟件的更新，這種架構(gòu)不具備靈活性和擴(kuò)展性，開發(fā)和驗(yàn)證的成本非常高。這是軟件復(fù)雜程度和成本快速上升的主要原因。

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服務(wù)（Service）這個(gè)術(shù)語(yǔ)來自IT行業(yè)，IT業(yè)是構(gòu)建在以太網(wǎng)上的，它是基于交換的通信，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)加各種轉(zhuǎn)發(fā)。面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture，簡(jiǎn)稱 SOA）在軟件、信息通信領(lǐng)域是非常成熟、常見的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，它鼓勵(lì)提供抽象訪問接口和模塊化軟件組件的方式，讓軟件模塊很容易在不同場(chǎng)景下復(fù)用，通常以軟件開發(fā)套件（SDK）、軟件庫(kù)、以及遠(yuǎn)程調(diào)用的方式提供，上層系統(tǒng)通過復(fù)用和自由組合既有軟件模塊，可以實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)特定的功能，并能降低測(cè)試驗(yàn)證成本和縮短開發(fā)周期。高內(nèi)聚、松耦合、可擴(kuò)展性強(qiáng)是 SOA 架構(gòu)的核心特點(diǎn)。

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SOA是軟件架構(gòu)。

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SOA的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是先進(jìn)的中央計(jì)算E/E架構(gòu)，汽車以太網(wǎng)是關(guān)鍵，最好是全部以太網(wǎng)，當(dāng)然混合網(wǎng)絡(luò)也行，但需要增加不少網(wǎng)關(guān)、效率也不高。

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判斷一個(gè)汽車E/E架構(gòu)先進(jìn)程度，就看以太網(wǎng)交換機(jī)的數(shù)量和帶寬就可以。

隨著汽車系統(tǒng)軟件的復(fù)雜度越來越高，特別是自動(dòng)駕駛、輔助駕駛等新型應(yīng)用的誕生，應(yīng)用程序代碼變得日益復(fù)雜，為了快速滿足各種不斷變化的消費(fèi)者需求，由此產(chǎn)生的軟件開發(fā)、部署和管理方式也有別于傳統(tǒng)車載嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。云原生開發(fā)模式降低了整個(gè)云基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的成本、時(shí)間和復(fù)雜性，非常適合汽車應(yīng)用開發(fā)，其中基于微服務(wù)容器架構(gòu)，可以大量復(fù)用工作負(fù)載的基礎(chǔ)技術(shù)代碼，以及模塊化部署方式，這些都在傳統(tǒng)的智能手機(jī)和企業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)得到了大量的驗(yàn)證。

圖片來源：松下汽車

云原生技術(shù)有利于企業(yè)在公有云、私有云和混合云等新型動(dòng)態(tài)環(huán)境中，構(gòu)建和運(yùn)行可彈性擴(kuò)展的應(yīng)用，能夠構(gòu)建容錯(cuò)性高、易于管理和便于觀察的松耦合系統(tǒng)。結(jié)合自動(dòng)化手段，云原生技術(shù)使工程師很容易對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的代碼變更。云原生技術(shù)對(duì)于汽車應(yīng)用開發(fā)而言，意味著轉(zhuǎn)向基于云的開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)在云端開發(fā)軟件并直接部署于邊緣端的汽車上。開發(fā)者隨時(shí)隨地部署和測(cè)試汽車軟件應(yīng)用，極大縮短車載系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)和部署周期。

云原生的虛擬仿真與真實(shí)部署

圖片來源：安謀科技

車載軟件在本質(zhì)上可以是同時(shí)部署運(yùn)行關(guān)鍵應(yīng)用和常規(guī)應(yīng)用微服務(wù)的。關(guān)鍵應(yīng)用對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性的要求更高，相應(yīng)的微服務(wù)從硬件資源調(diào)度和依賴的軟件庫(kù)必須得到相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)部署。比如某些微服務(wù)可能需要滿足 ISO 26262 規(guī)范定義的 ASIL-B /ASIL-D的完整性級(jí)別，引入經(jīng)過安全認(rèn)證的編譯器、運(yùn)行框架或者SDK，這些編譯器和工具將作為基于微服務(wù)容器的一部分進(jìn)行集成。另外，現(xiàn)有的云原生基礎(chǔ)設(shè)施及容器編排技術(shù)，可以感知軟硬件特征，特別是嵌入式車載硬件系統(tǒng)的功能特性，按照需求把相應(yīng)的微服務(wù)部署到最合適的節(jié)點(diǎn)上，并以最佳方式運(yùn)行。

這就是以ARM和AWS亞馬遜為核心的SOAFEE，(Scalable Open Architecture For the Embedded Edge)。SOAFEE 的主要目標(biāo)是定義一個(gè)支持車輛應(yīng)用程序和功能的云原生開發(fā)和車輛邊緣平臺(tái)部署的框架。該框架允許集成不同的中間件和應(yīng)用程序軟件堆棧，并重點(diǎn)關(guān)注在汽車用例中構(gòu)建面向服務(wù)架構(gòu)的基本元素。此外，SOAFEE架構(gòu)將支持所有工作負(fù)載的云原生開發(fā)，包括具有功能安全性、時(shí)間分區(qū)、空間分區(qū)和實(shí)時(shí)要求的工作負(fù)載。

SOAFEE核心會(huì)員包括ARM、AWS、博世、LG電子、大陸汽車、RedHat、大眾汽車旗下的軟件公司CARIAD和SUSE。高級(jí)會(huì)員包括AMD、黑莓、Cadence、電裝、吉利、映馳科技、三星哈曼、均聯(lián)智行、麥格納、Marvell、東軟、NXP、高通、松下汽車、聯(lián)想、瑞薩、西門子、索喜、ST、Synopsys、中科創(chuàng)達(dá)、Vector。

松下汽車也從主要聚焦座艙領(lǐng)域擴(kuò)展到中央計(jì)算和整車E/E架構(gòu)領(lǐng)域。

再來看Marelli馬瑞利的例子，馬瑞利主要業(yè)務(wù)是車燈、底盤、排氣和熱系統(tǒng)，座艙業(yè)務(wù)規(guī)模不大。

盡管馬瑞利從事的領(lǐng)域距離SDV比較遙遠(yuǎn)，馬瑞利也導(dǎo)入了基于原生云的軟件開發(fā)。

SDV大潮涌動(dòng)，這正是國(guó)內(nèi)云服務(wù)商的好機(jī)會(huì)。