從去年開始(可能更早)，SOA的概念在汽車軟件行業(yè)逐漸蔓延開來，很多公眾號都發(fā)過講汽車SOA的文章，很多車廠都要開始(或者已經(jīng)在)搞SOA。但我覺得吧，在開搞新技術(shù)之前，是不是先花點(diǎn)時(shí)間弄明白這個(gè)技術(shù)到底是什么，它解決的是什么樣的問題，然后再談架構(gòu)，再談開發(fā)，很多時(shí)候我們連問題是什么都沒整明白，就急著去做解決方案，最后的結(jié)果只能是一地雞毛。對個(gè)人來說，要搞SOA開發(fā)，需要夯實(shí)哪些基礎(chǔ)知識，看了很多SOA文章，卻很少有人梳理這些，這段時(shí)間我陸續(xù)思考了一些，盡管可能不全面(更偏向SOC開發(fā)涉及的技術(shù)點(diǎn))，但仍然試圖寫出來，以期逐步構(gòu)建出自己的領(lǐng)域知識體系。
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SOA架構(gòu)理解
1、軟件定義汽車，E/E架構(gòu)是關(guān)鍵
汽車電子電氣架構(gòu)(簡稱E/E架構(gòu))是指整車電子電氣系統(tǒng)的總布置方案。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)大變革背景下，軟件定義汽車?yán)砟钜殉蔀楣沧R。傳統(tǒng)汽車采用的分布式E/E架構(gòu)因計(jì)算能力不足、通訊帶寬不足、不便于軟件升級等瓶頸，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段汽車發(fā)展的需求，E/E架構(gòu)的變革已成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的關(guān)鍵，其升級主要體現(xiàn)在硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、通信架構(gòu)三個(gè)方面：
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硬件架構(gòu)升級：由分布式ECU向域控制/中央集中架構(gòu)方向發(fā)展，汽車E/E架構(gòu)的升級路徑表現(xiàn)為分布式(模塊化→集成化)、域集中(域控制集中→跨域融合)、中央集中式(車載電腦→車-云計(jì)算)。好處在于：提升算力利用率，減少算力設(shè)計(jì)總需求；數(shù)據(jù)統(tǒng)一交互，實(shí)現(xiàn)整車功能協(xié)同；縮短線束，降低故障率，減輕質(zhì)量。
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軟件架構(gòu)升級：通過 AutoSAR 等軟件架構(gòu)提供標(biāo)準(zhǔn)的接口定義，模塊化設(shè)計(jì)，促使軟硬件解耦分層，實(shí)現(xiàn)軟硬件設(shè)計(jì)分離；Classic AutoSAR架構(gòu)逐步向Classic AutoSAR+Adaptive AutoSAR混合式架構(gòu)發(fā)展。好處在于：可實(shí)現(xiàn)軟件/固件 OTA 升級、軟件架構(gòu)的軟實(shí)時(shí)、操作系統(tǒng)可移植；采集數(shù)據(jù)信息多功能應(yīng)用，有效減少硬件需求量，真正實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車。
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通信架構(gòu)升級：車載網(wǎng)絡(luò)骨干由 LIN/CAN 總線向以太網(wǎng)方向發(fā)展。好處在于：滿足高速傳輸、高通量、低延遲等性能需求，同時(shí)也可減少安裝、測試成本。
2、中央計(jì)算單元：E/E架構(gòu)的核心
中央計(jì)算單元是E/E架構(gòu)中最關(guān)鍵的部分，不管是按區(qū)域的架構(gòu)，還是以后的純中央計(jì)算平臺(tái)，其硬件構(gòu)型從根本上決定了軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)方向。中央計(jì)算單元可以分為以下三種形態(tài)：
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SOC分離式：將多個(gè)不同的芯片集成到一個(gè)中央計(jì)算單元上去，每個(gè)運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，只是在形態(tài)上集中到了一起，各單元依然獨(dú)立的完成各自任務(wù)；
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硬件隔離式：在統(tǒng)一的計(jì)算平臺(tái)上采用虛擬化方案，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，但是各個(gè)系統(tǒng)依然在硬件上進(jìn)行隔離，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的專屬硬件資源；
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軟件虛擬式：在統(tǒng)一的計(jì)算平臺(tái)上采用虛擬化方案，同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)操作系統(tǒng)所使用的硬件資源，由Hypervisor層動(dòng)態(tài)調(diào)配，每個(gè)系統(tǒng)并沒有專屬的硬件資源。
硬件隔離式和軟件虛擬式，都采用了虛擬化方案，唯一不同點(diǎn)在于硬件資源是否專屬，如果是專屬的，就意味著資源無法動(dòng)態(tài)調(diào)配，容易產(chǎn)生資源浪費(fèi)。虛擬化方案最大的好處是，硬件上的可拓展性，如果中央計(jì)算單元采用刀片式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以很方便地拓展計(jì)算單元的算力，而不用替換整個(gè)計(jì)算單元。
在中央計(jì)算單元中，只需要兩個(gè)操作系統(tǒng)即可，用于自動(dòng)駕駛、車控、網(wǎng)關(guān)的RTOS，以及用于娛樂的普通OS(如Android、Linux)。用于娛樂的OS完全可以通過虛擬機(jī)的方式運(yùn)行，用于自動(dòng)駕駛、車控、網(wǎng)關(guān)的RTOS，可以直接運(yùn)行在Hypervisor層，既能兼顧實(shí)時(shí)計(jì)算的要求，也能獲得豐富的娛樂系統(tǒng)功能。
3、SOA：解決軟件定義汽車中服務(wù)間通信的分布式架構(gòu)
在軟件定義汽車中，應(yīng)用間跨進(jìn)程或跨核的通信，必然成為軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)需要去解決的問題。SOA在互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用了很長時(shí)間，但在汽車行業(yè)中，算是比較新的概念。鑒于汽車的應(yīng)用場景和通信需求有其特殊性，很多互聯(lián)網(wǎng)的SOA技術(shù)，并不能照搬過來。雖然Adaptive AutoSAR采用了SOA作為通信架構(gòu)(ARA::COM架構(gòu)如下圖)，但是Adaptive AutoSAR的應(yīng)用可以說還沒有普及，應(yīng)該說整個(gè)行業(yè)就沒什么標(biāo)準(zhǔn)的SOA中間件解決方案，幾乎沒有專業(yè)做中間件研發(fā)的公司，可能在國內(nèi)這種慢工出細(xì)活的東西很難有什么成長的空間和土壤吧。所以，對于汽車SOA，還有很多值得我們?nèi)プ龅难芯亢蛧L試~
摘自《Introduction of ARA::COM as common communication middleware》April, 2018 by GENIVI
SOA，Service-Oriented Architecture(面向服務(wù)的架構(gòu))，是一種架構(gòu)思想，實(shí)施者可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)SOA的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。為什么要面向服務(wù)？以前用得好好的面向信號或者面向消息的通信架構(gòu)怎么就不香了？面向服務(wù)的通信架構(gòu)，它的優(yōu)勢到底在哪里，如果不能很好地理解這點(diǎn)，可能很難從過去面向信號的思維轉(zhuǎn)變過來，也就無法體會(huì)引入SOA的價(jià)值和意義。這有點(diǎn)悖論哈，不去用，無法感受其奧義，但又因?yàn)闆]用過，對它保有質(zhì)疑，過往的再擰巴，也是千錘百煉了，從零開始，談何容易。因此，我覺得短時(shí)間內(nèi)不太可能全面鋪開做整車SOA，可能會(huì)在安全等級不高的域比如智能座艙先嘗試SOA。
本質(zhì)上SOA就是服務(wù)的集合。在SOME/IP 協(xié)議介紹一文中，我寫過對于“服務(wù)”的理解。以智能座艙域?yàn)槔?如下圖)，可以把“服務(wù)”分為兩類：基礎(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)，基礎(chǔ)服務(wù)的功能可能包括：總線消息的解析和路由(如車身數(shù)據(jù)服務(wù))、直接與硬件相關(guān)的邏輯處理(如音頻服務(wù))、上層應(yīng)用有共同需求的一些基礎(chǔ)設(shè)施(如日志服務(wù))；應(yīng)用服務(wù)的功能相對復(fù)雜些，可能需要由多個(gè)基礎(chǔ)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐，也可能需要應(yīng)用服務(wù)之間相互協(xié)同，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯(如導(dǎo)航服務(wù))。
這只是一個(gè)很簡單的例子，想表達(dá)的是，每個(gè)服務(wù)將自己的功能，以接口的方式提供，基于這些服務(wù)和接口，便可以設(shè)計(jì)出應(yīng)用場景，以滿足各種用戶需求，提升駕車體驗(yàn)。可以想象，應(yīng)用場景的需求一定是豐富且變化的，面向信號的話，新增一個(gè)需求，可能要等上一年，但如果服務(wù)也能夠方便地進(jìn)行開發(fā)、擴(kuò)展和更新，是不是好多了，是不是挺有價(jià)值呢~
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