车载软件架构—操作系统内核技术发展趋势我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的工程师。老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：“ 本文接着上文，关于车载软件操作系统内核的技术发展趋势做一个梳理。前面已经提到，影响OS内核架构技术发展和应用的因素主要还是来自硬件约束、安全性（含功能安全和信息安全）、可靠性、运行效率这些非功能性需求，而非具体的功能性需求。从整车电子电气架构的技术发展看，由博世公司提出的分阶段、分步骤从分布式向集中式发展的趋势及相应框架已经得到业界广泛认可。当前汽车E/E架构正逐步迈入跨域集中式阶段。新阶段E/E架构的显著特点是 “域融合、区集中” ，即车端功能逐步向几个主要功能域融合，传感器执行器等逐步通过区域控制器做区域集中化接入。未来，随着E/E架构向 HPC 中央计算平台的进一步演进，智能功能会越来越集中到一个或几个有限的但是更加强力的计算单元上，智能驾驶、座舱、车身功能域将明显出现计算平台。融合的趋势，因此基于宏内核和微内核架构的复杂系统应用会越来越广泛。当然，受限于实际需求、时延和可靠性要求以及其他非技术原因，一些基于 MCU 的简要结构系统也还会持续存在相当长的时间。从功能安全的角度看，不同功能域对于操作系统内核的要求也不相同。例如在功能相对简单的安全车控领域，由于功能安全等级要求较高，仍然在大量使用基于 MCU 的高实时性高确定性的简要架构操作系统（如 OSEK/VDX OS），这些系统通常和 AUTOSAR CP 平台绑定在一起。因为 MCU 硬件能力的限制，简要架构内核系统技术本身发展空间非常有限。考虑到基于微内核的 RTOS 实时系统已经有支持 ASIL-D功能安全等级的产品出现，未来必然会在安全车控领域起到越来越重要的作用。在智能座舱领域，除了自身要实现复杂的人机交互和多媒体娱乐等服务外，还需要支持和外部功能域之间的大量交互（如车云一体服务需求），但大部分业务属于软实时业务，且对功能安全等级要求相比安全车控和智能驾驶应用要低。从技术能力上看，宏内核系统和微内核系统都可以胜任此类应用。业界的选择主要还是看相应产品的应用服务框架支持能力和生态环境的成熟度。在中控和仪表分离的智能座舱解决方案当中，功能安全等级要求较高的虚拟仪表主要选择 QNX 系统，而中控娱乐系统则选择 Android 较多。在拟仪表和中控一体化的解决方案当中，QNX 系统占多数，也有少数方案选择了 Linux 宏内核。在智能驾驶领域，能够满足高功能安全（ASIL-D）和高性能要求的微内核实时操作系统将被广泛应用。与此同时，为满足机器学习和视觉 AI 算法的操作系统层接口要求，基于宏内核的安全操作系统（如安全 Linux）也可能被引入，比如和 RTOS 一起构筑软件功能安全岛，在支撑 AI 算法丰富接口要求的同时，满足智能驾驶要求的功能安全等级。此外，宏内核系统也在一直不断进行内核的裁剪优化，对安全关键功能采用ISO 26262形式化或半形式化方法完成正向设计和验证，以满足高功能安全等级和高可靠性的智能驾驶场景要求，不排除在未来也能够独立支撑智能驾驶域的应用。在简要架构操作系统产品领域，有国外大量的 OSEK/VDX OS 系统可供选择，国内部分厂家开发的操作系统也逐渐成熟。此外还有 FreeOSEK 和 OpenOSEK 等开源的 OSEK/VDX 操作系统供开发者使用。在汽车上应用的微内核操作系统产品领域，国外有黑莓 QNX、风河 VxWorks 等系统已经实现了商业化落地，国内也有不少基础软件供应商在大力投入车用领域操作系统的开发，具备相当的竞争力。在开源软件领域，有 seL4 系统通过了形式化验证，只是商业落地较少。在汽车上应用的宏内核系统产品领域，基于 Linux 内核的 Android 系统凭借在手机和 IT 智能终端市场上建立的强大生态占据了主导地位，但是国内部分头部厂商都在积极发展自己的系统生态。与此同时，不少国内厂家还积极参加了 Linux 基金会的 ELISA 项目，旨在构建和认证基于 Linux 的安全关键应用程序和系统搁笔分享完毕，希望文章让你对这个行业现状有一个初步了解，需要深入交流，可联系后台博主。愿你我相信时间的力量，做一个长期主义者！ |
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