引言
? ? ? ?上一篇文章對智能汽車軟件的范圍姨伤、軟硬件升級熙暴、SOA的內(nèi)涵進行了介紹肌幽，本篇將圍繞 SOA的實現(xiàn)細節(jié)贪庙，重點闡述以下問題：
- SOA 基礎(chǔ)軟件框架
- SOA 參考實現(xiàn)
- SOA 實現(xiàn)所需相關(guān)技術(shù)
一蛛株、SOA 基礎(chǔ)軟件框架
? ? ? ?上一篇中团赁，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)計思想谨履，本身并不是一個軟件模塊然痊。工程中需要一個基礎(chǔ)軟件框架去實現(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)軟件框架屉符。
? ? ? ?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)剧浸，幾十個 ECU 的功能，集中到少數(shù)計算單元上矗钟，大部分 ECU 消失了唆香，但是由于底盤域的特殊性，依然保留了部分 ECU 的功能吨艇。幾大控制器躬它，選用的都是高性能的 SOC（畫3個只是示意），由于工作任務(wù)的不同东涡，選用了不同的操作系統(tǒng)冯吓。SOA Framework 是這個分布式軟硬件系統(tǒng)運行的關(guān)鍵，具有以下特點：
- 它是一個操作系統(tǒng)中間件
- 運行在不同的OS 內(nèi)核之上疮跑，可以跨平臺组贺。
- 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)接口祖娘。
- 需要與多個 SOC 上的 SOA Framework 進行分布式協(xié)同失尖。
? ? ? ?SOA Framework 整體架構(gòu)如上圖所示，其主要功能如下：
- 本地服務(wù)、遠程服務(wù)（運行在另外一個 SOC 上的服務(wù)）掀潮，相互之間以統(tǒng)一的接口描述語言IDL為契約菇夸。IDL 是一種中立的語言，與 OS 以及開發(fā)語言無關(guān)仪吧。
- 通過Service Development Framework庄新，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)薯鼠，并負責與遠端的 Service Manager 進行同步摄咆。
- Policy Manager 負責控制各個服務(wù)間的訪問權(quán)限。
- Network Manager 負責網(wǎng)絡(luò)通信管理人断，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)系與啟動順序朝蜘。
- Update Manager 負責服務(wù)的更新與升級恶迈。
- OS Abstraction Layer 負責抽象各個 OS 的差異。
實際實現(xiàn)過程中谱醇，還需要很多其他服務(wù)作為支撐暇仲，比如持久化、加解密等副渴，以上架構(gòu)圖奈附，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)煮剧，相互之間都是松耦合關(guān)系斥滤，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)勉盅，就能產(chǎn)生新的軟件功能佑颇。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)的差異草娜，在此架構(gòu)下挑胸，即使更換新的 SOC，軟件上的改動也會很小宰闰，也為硬件可升級也提供了軟件基礎(chǔ)茬贵。
二、SOA 參考實現(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)中間件移袍。為什么放在一起講解藻，是因為他們都有可能發(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）主要目標是為機器人研究和開發(fā)提供代碼復用的支持葡盗。是一個分布式的進程（也就是“節(jié)點”）框架舆逃，這些進程被封裝在易于被分享和發(fā)布的程序包和功能包中。
? ? ? ?ROS 之前更多的用于學術(shù)研究，隨著這幾年人工智能和自動駕駛的發(fā)展路狮，在很多自動駕駛的原型系統(tǒng)中都能夠看到 ROS 的身影虫啥，百度 Apollo 最初也是使用了 ROS。在發(fā)展過程中奄妨，ROS原先架構(gòu)設(shè)計上的缺陷也慢慢暴露出來涂籽，為了解決這些問題，2017年砸抛，采用新架構(gòu)的 ROS2 問世评雌。
? ? ? ?ROS2 最大的改變是，取消Master中央節(jié)點直焙，實現(xiàn)節(jié)點的分布式發(fā)現(xiàn)景东，發(fā)布/訂閱，請求/響應(yīng)通奔誓；底層基于DDS通信機制斤吐，支持多操作系統(tǒng)，包括Linux厨喂、windows和措、Mac、RTOS蜕煌。要把 ROS2改造的完全適合車載派阱，還有不少工作要做，之前提到的 APEX.AI公司斜纪，就是在做這個事情贫母。
? ? ? ?Classic AutoSAR 是開發(fā) ECU 的主要標準 ，相關(guān)的介紹網(wǎng)上很多盒刚，就不多做介紹颁独，Adaptive AutoSAR 2017年才發(fā)布第一個release 草案，主要用于高性能 SOC伪冰，運行在兼容 POSIX的操作系統(tǒng)之上誓酒，其也運用了 SOA 的架構(gòu)設(shè)計思想。
? ? ? ?從Adaptive AutoSAR 和 ROS 當中贮聂，能夠看到德系與美系架構(gòu)設(shè)計思想之間鮮明的差別靠柑。我的第一感受是，美系架構(gòu)設(shè)計更加簡潔吓懈、靈活歼冰，追求開源。而德國人喜歡把簡單的問題復雜化耻警，喜歡過度設(shè)計隔嫡，搞很深的抽象層次甸怕，喜歡搞代碼生成，喜歡強綁定 IDE腮恩，這可能與他們工程師思維的嚴謹性有關(guān)系梢杭，總之搞得看起來門檻特別高，相關(guān)的公司還可以賣標準秸滴，賣工具武契，賺的盆滿缽滿。
? ? ? ?傳統(tǒng) ECU 開發(fā)中荡含，Classic AutoSAR 依然會占主導地位咒唆， 德系公司是毫無疑問的主導者，但是我個人并不看好 Adaptive AutoSAR 的發(fā)展释液，主要有以下幾點:
- 其標準的推進事實上已經(jīng)落后于行業(yè)應(yīng)用全释。
- 在自動駕駛的發(fā)展方面，中美是主導误债，德國已經(jīng)無法實現(xiàn)他在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的霸主地位浸船。
- 開源軟件，成就了人工智能找前、自動駕駛相關(guān)行業(yè)的繁榮，德系軟件商這種設(shè)置高門檻判族，通過標準掙錢的做法躺盛，很難繼續(xù)下去，一套基礎(chǔ)軟件收費超過千萬形帮，沒實力的會選擇開源槽惫，有實力的也會自己去開發(fā)，大家頂多借鑒一下其設(shè)計思想辩撑。
三界斜、DDS 與 SOME/IP
? ? ? ?DDS(Data Distribution Service) 與SOME/IP(Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP)，都是基于TCP/IP 實現(xiàn)的一種應(yīng)用層通信協(xié)議合冀，主要實現(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)布訂閱機制
? ? ? ?DDS 主要用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各薇、軍工等領(lǐng)域，車載領(lǐng)域也有一些使用君躺，比如 Nvidia 的 Drive AV 平臺峭判，底層通信就是基于 DDS，也是 ROS2的底層通信協(xié)議棕叫。SOME/IP是隨著 AutoSAR 發(fā)展起來的林螃，目前已經(jīng)被納入進了 AutoSAR 的標準當中，是 Adaptive AutoSAR 的底層通信協(xié)議俺泣。DDS 與 SOME/IP兩者功能大同小異疗认，SOME/IP 與 AutoSAR 生態(tài)兼容良好完残，但是 DDS 功能更強大，比如能夠?qū)崿F(xiàn) QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量横漏，是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機制, 是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的）谨设。
? ? ? ?在CAN總線中，通信過程是面向信號的绊茧，發(fā)送方周期性的發(fā)布信息铝宵，而不考慮接收者是否有需求。DDS與 SOME/IP則不同华畏，收發(fā)雙方是一種訂閱/發(fā)布機制鹏秋，它是在接收方有需求的時候才發(fā)送，優(yōu)點在于總線上不會出現(xiàn)不必要的數(shù)據(jù)亡笑，從而降低負載侣夷。
? ? ? ?DDS 與 SOME/IP的實現(xiàn)，是以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的仑乌，為什么要用車載以太網(wǎng)百拓，除了大家都知道的傳輸帶寬問題，其實從軟件的角度來講晰甚，以太網(wǎng)最大的好處衙传，在于它的網(wǎng)絡(luò)模型層次比CAN要全，能夠在此基礎(chǔ)上定義比較復雜的應(yīng)用層協(xié)議厕九。
結(jié)語
? ? ? ?本篇主要對SOA 軟件框架進行了介紹蓖捶，對常見的技術(shù)概念，車載以太網(wǎng)扁远、SOME/IP俊鱼、DDS、Adaptive AutoSAR畅买、ROS2 等并闲，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)系谷羞，下一篇主要聊聊一些非技術(shù)性的問題帝火，比如行業(yè)現(xiàn)狀，落地中實際會碰到的困難等湃缎。
