上一篇文章對智能汽車軟件的范圍、軟硬件升級、SOA的內(nèi)涵進(jìn)行了介紹，本篇將圍繞 SOA的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

重點(diǎn)闡述以下問題：SOA 基礎(chǔ)軟件框架SOA 參考實(shí)現(xiàn)SOA 實(shí)現(xiàn)所需相關(guān)技術(shù)

一、SOA 基礎(chǔ)軟件框架
上一篇中，介紹了面向服務(wù)的軟件架構(gòu)設(shè)計SOA，但它只是一架構(gòu)種設(shè)計思想，本身并不是一個軟件模塊。工程中需要一個基礎(chǔ)軟件框架去實(shí)現(xiàn)其架構(gòu)設(shè)計思想，下圖中的 SOA Framework 就是我所說的基礎(chǔ)軟件框架。

上圖中所表示的就是一個典型的中央計算電子電氣架構(gòu)，幾十個 ECU 的功能，集中到少數(shù)計算單元上，大部分 ECU 消失了，但是由于底盤域的特殊性，依然保留了部分 ECU 的功能。幾大控制器，選用的都是高性能的 SOC（畫3個只是示意），由于工作任務(wù)的不同，選用了不同的操作系統(tǒng)。SOA Framework 是這個分布式軟硬件系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，具有以下特點(diǎn)：它是一個操作系統(tǒng)中間件運(yùn)行在不同的OS 內(nèi)核之上，可以跨平臺。除了基于以太網(wǎng)，最好還能兼容傳統(tǒng) AutoSAR需要為上層應(yīng)用提供良好的開發(fā)接口。需要與多個 SOC 上的 SOA Framework 進(jìn)行分布式協(xié)同。

SOA Framework 架構(gòu)．png

SOA Framework 整體架構(gòu)如上圖所示，其主要功能如下：本地服務(wù)、遠(yuǎn)程服務(wù)（運(yùn)行在另外一個 SOC 上的服務(wù)），相互之間以統(tǒng)一的接口描述語言IDL為契約。IDL 是一種中立的語言，與 OS 以及開發(fā)語言無關(guān)。通過Service Development Framework，為開發(fā)者提供服務(wù)開發(fā)的基本框架。Service Manager 管理本地服務(wù)，并負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)端的 Service Manager 進(jìn)行同步。Policy Manager 負(fù)責(zé)控制各個服務(wù)間的訪問權(quán)限。Network Manager 負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信管理，有可能會使用不同的通信協(xié)議。Startup Manager 定義服務(wù)間的依賴關(guān)系與啟動順序。Update Manager 負(fù)責(zé)服務(wù)的更新與升級。OS Abstraction Layer 負(fù)責(zé)抽象各個 OS 的差異。

實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程中，還需要很多其他服務(wù)作為支撐，比如持久化、加解密等，以上架構(gòu)圖，只是為大家講明原理。 在這個基礎(chǔ)框架之上開發(fā)的服務(wù)，相互之間都是松耦合關(guān)系，通過我們上一篇中講的，重新定義新的組合服務(wù)和流程服務(wù)，就能產(chǎn)生新的軟件功能。不同芯片的差異會在操作系統(tǒng)層面屏蔽掉，而基礎(chǔ)軟件框架又屏蔽了操作系統(tǒng)的差異，在此架構(gòu)下，即使更換新的 SOC，軟件上的改動也會很小，也為硬件可升級也提供了軟件基礎(chǔ)。

二、SOA 參考實(shí)現(xiàn)

ROS與Adaptive AutoSAR 都是遵循 SOA 架構(gòu)設(shè)計思想的一種操作系統(tǒng)中間件。為什么放在一起講，是因?yàn)樗麄兌加锌赡馨l(fā)展成為一種適用于車載環(huán)境的分布式通信與計算框架。
ROS（Robot Operating System）主要目標(biāo)是為機(jī)器人研究和開發(fā)提供代碼復(fù)用的支持。是一個分布式的進(jìn)程（也就是“節(jié)點(diǎn)”）框架，這些進(jìn)程被封裝在易于被分享和發(fā)布的程序包和功能包中。
ROS 之前更多的用于學(xué)術(shù)研究，隨著這幾年人工智能和自動駕駛的發(fā)展，在很多自動駕駛的原型系統(tǒng)中都能夠看到 ROS 的身影，百度 Apollo 最初也是使用了 ROS。在發(fā)展過程中，ROS原先架構(gòu)設(shè)計上的缺陷也慢慢暴露出來，為了解決這些問題，2017年，采用新架構(gòu)的 ROS2 問世。

ROS2 最大的改變是，取消Master中央節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的分布式發(fā)現(xiàn)，發(fā)布／訂閱，請求／響應(yīng)通；底層基于DDS通信機(jī)制，支持多操作系統(tǒng)，包括Linux、windows、Mac、RTOS。要把 ROS2改造的完全適合車載，還有不少工作要做，之前提到的 APEX．AI公司，就是在做這個事情。
Classic AutoSAR 是開發(fā) ECU 的主要標(biāo)準(zhǔn) ，相關(guān)的介紹網(wǎng)上很多，就不多做介紹，Adaptive AutoSAR  2017年才發(fā)布第一個release 草案，主要用于高性能 SOC，運(yùn)行在兼容 POSIX的操作系統(tǒng)之上，其也運(yùn)用了 SOA 的架構(gòu)設(shè)計思想。

adaptive autosar．png

從Adaptive AutoSAR 和 ROS 當(dāng)中，能夠看到德系與美系架構(gòu)設(shè)計思想之間鮮明的差別。我的第一感受是，美系架構(gòu)設(shè)計更加簡潔、靈活，追求開源。而德國人喜歡把簡單的問題復(fù)雜化，喜歡過度設(shè)計，搞很深的抽象層次，喜歡搞代碼生成，喜歡強(qiáng)綁定 IDE，這可能與他們工程師思維的嚴(yán)謹(jǐn)性有關(guān)系，總之搞得看起來門檻特別高，相關(guān)的公司還可以賣標(biāo)準(zhǔn)，賣工具，賺的盆滿缽滿。

傳統(tǒng) ECU 開發(fā)中，Classic AutoSAR 依然會占主導(dǎo)地位， 德系公司是毫無疑問的主導(dǎo)者，但是我個人并不看好 Adaptive AutoSAR 的發(fā)展，主要有以下幾點(diǎn)：其標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)事實(shí)上已經(jīng)落后于行業(yè)應(yīng)用。在自動駕駛的發(fā)展方面，中美是主導(dǎo)，德國已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)他在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的霸主地位。開源軟件，成就了人工智能、自動駕駛相關(guān)行業(yè)的繁榮，德系軟件商這種設(shè)置高門檻，通過標(biāo)準(zhǔn)掙錢的做法，很難繼續(xù)下去，一套基礎(chǔ)軟件收費(fèi)超過千萬，沒實(shí)力的會選擇開源，有實(shí)力的也會自己去開發(fā)，大家頂多借鑒一下其設(shè)計思想。

三、DDS 與 SOME／IP
DDS（Data Distribution Service） 與SOME／IP（Scalable service－Oriented MiddlewarE over IP），都是基于TCP／IP 實(shí)現(xiàn)的一種應(yīng)用層通信協(xié)議，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)序列化服務(wù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)布訂閱機(jī)制

DDS 主要用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、軍工等領(lǐng)域，車載領(lǐng)域也有一些使用，比如 Nvidia 的 Drive AV 平臺，底層通信就是基于 DDS，也是 ROS2的底層通信協(xié)議。SOME／IP是隨著 AutoSAR 發(fā)展起來的，目前已經(jīng)被納入進(jìn)了 AutoSAR 的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，是 Adaptive AutoSAR 的底層通信協(xié)議。DDS 與 SOME／IP兩者功能大同小異，SOME／IP 與 AutoSAR 生態(tài)兼容良好，但是 DDS 功能更強(qiáng)大，比如能夠?qū)崿F(xiàn) QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制， 是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的）。

在CAN總線中，通信過程是面向信號的，發(fā)送方周期性的發(fā)布信息，而不考慮接收者是否有需求。DDS與 SOME／IP則不同，收發(fā)雙方是一種訂閱／發(fā)布機(jī)制，它是在接收方有需求的時候才發(fā)送，優(yōu)點(diǎn)在于總線上不會出現(xiàn)不必要的數(shù)據(jù)，從而降低負(fù)載。
DDS 與 SOME／IP的實(shí)現(xiàn)，是以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的，為什么要用車載以太網(wǎng)，除了大家都知道的傳輸帶寬問題，其實(shí)從軟件的角度來講，以太網(wǎng)最大的好處，在于它的網(wǎng)絡(luò)模型層次比CAN要全，能夠在此基礎(chǔ)上定義比較復(fù)雜的應(yīng)用層協(xié)議。

結(jié)語

本篇主要對SOA 軟件框架進(jìn)行了介紹，對常見的技術(shù)概念，車載以太網(wǎng)、SOME／IP、DDS、Adaptive AutoSAR、ROS2 等，梳理各自所處的技術(shù)層次與要解決的問題，闡述其與SOA的關(guān)系，下一篇主要聊聊一些非技術(shù)性的問題，比如行業(yè)現(xiàn)狀，落地中實(shí)際會碰到的困難等。