演講嘉賓 | 李 寶

回顧整理 | 廖 濤

排版校對(duì) | 李萍萍

嘉賓介紹

OS內(nèi)核及視窗分論壇

李寶，深圳開(kāi)鴻數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司未來(lái)研究院基礎(chǔ)架構(gòu)首席研究員、架構(gòu)設(shè)計(jì)部總經(jīng)理，曾在華為、螞蟻金服從事自研操作系統(tǒng)、核心分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)研發(fā)，曾在小馬智行從事機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)，目前在深開(kāi)鴻從事操作系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)探索與競(jìng)爭(zhēng)力構(gòu)建。

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正文內(nèi)容

OpenHarmony是一個(gè)面向全場(chǎng)景、全連接、全智能時(shí)代的智能終端設(shè)備操作系統(tǒng)底座。深圳開(kāi)鴻數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司（簡(jiǎn)稱“深開(kāi)鴻”）通過(guò)多內(nèi)核混合部署方案為OpenHarmony引入實(shí)時(shí)特性，將OpenHarmony應(yīng)用到更多關(guān)鍵行業(yè),保障關(guān)鍵任務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行。該方案具體如何實(shí)現(xiàn)？深開(kāi)鴻未來(lái)研究院基礎(chǔ)架構(gòu)首席研究員李寶在第二屆OpenHarmony技術(shù)大會(huì)上，帶來(lái)了精彩分享。

萬(wàn)物智聯(lián)時(shí)代是一個(gè)百億設(shè)備、百億鏈接的時(shí)代。OpenHarmony分布式軟總線架構(gòu)為多設(shè)備間無(wú)縫互聯(lián)提供了統(tǒng)一的分布式通信，且OpenHarmony所提供的人機(jī)交互、人工智能、分布式協(xié)同等能力，可更好地賦能千行百業(yè)。然而，航空航天、工業(yè)控制、汽車電子以及機(jī)器人等關(guān)鍵行業(yè)更關(guān)注如何保障其關(guān)鍵任務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行，對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有很高要求。上述的“實(shí)時(shí)性”并非指操作系統(tǒng)需要有多高的性能和處理速度，而是指當(dāng)實(shí)時(shí)任務(wù)就緒時(shí)，操作系統(tǒng)能夠及時(shí)處理，且必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，否則可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。試想一下，在工業(yè)流水線上，某個(gè)環(huán)節(jié)規(guī)定需要在2毫秒內(nèi)完成，如果該環(huán)節(jié)某次的執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了2毫秒，則整個(gè)流水線都會(huì)紊亂。

如何基于OpenHarmony底座，打造面向更多關(guān)鍵行業(yè)的具有更強(qiáng)實(shí)時(shí)計(jì)算能力的操作系統(tǒng)呢？在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，目前有三種主流方案：

一、裸多內(nèi)核方案。該方案開(kāi)發(fā)和部署的工作量小，性能好，在異構(gòu)多核系統(tǒng)、電力等行業(yè)有成熟應(yīng)用；但其靈活性較差（CPU/Memory等硬件資源靜態(tài)劃分、啟動(dòng)順序較復(fù)雜），且RT和非RT資源沒(méi)有隔離，安全性上有待考量。

二、統(tǒng)一RTOS內(nèi)核方案。該方案能混合運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)和常規(guī)任務(wù)，但其性能、安全性也強(qiáng)依賴Kernel的具體實(shí)現(xiàn)，兼顧實(shí)時(shí)任務(wù)的同時(shí)支持 OpenHarmony強(qiáng)大的應(yīng)用框架是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，該方案行業(yè)應(yīng)用上目前暫無(wú)參考。

三、基于虛擬化的多內(nèi)核方案。相較于上述兩種方案，該方案在汽車等領(lǐng)域(如QNX方案)有大規(guī)模的應(yīng)用，其開(kāi)發(fā)和部署的工作量小，靈活性（硬件虛擬化、可靈活分配、可資源隔離；可管理Guest OS，為Guest OS間通信提供支持）和性能（現(xiàn)代CPU大概有 ~5% 的計(jì)算性能損耗）也較好，且Hypervisor對(duì)Guest間資源做了隔離。但該方案需要依賴硬件輔助虛擬化。

經(jīng)過(guò)行業(yè)和市場(chǎng)調(diào)研，深開(kāi)鴻最終選擇了基于虛擬化的多內(nèi)核方案，并基于嵌入式系統(tǒng)的虛擬化工具Jailhouse作為實(shí)時(shí)Hypervisor實(shí)現(xiàn)硬件輔助虛擬化。Jailhouse具有以下特點(diǎn)：

硬件輔助虛擬化，安全隔離

靜態(tài)資源劃分，輕量、性能損耗低

啟動(dòng)依賴Linux，運(yùn)行中不依賴Linux

提供share memory通信插件，暫不提供設(shè)備虛擬化

將OpenHarmony作為root cell，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的管理者角色，將RTOS作為nonroot cell，提供實(shí)時(shí)計(jì)算的運(yùn)行環(huán)境，讓實(shí)時(shí)計(jì)算能力作為 OpenHarmony的一個(gè)子系統(tǒng)。

基于上述技術(shù)方案，深開(kāi)鴻基于OpenHarmony底座打造了面向更多關(guān)鍵行業(yè)的操作系統(tǒng)KaihongOS。下圖展示了KaihongOS混合部署的實(shí)時(shí)性能：

以任務(wù)切換為例，OpenHarmony非實(shí)時(shí)側(cè)的平均延時(shí)并不差，但是最大延時(shí)RTOS有明顯優(yōu)勢(shì)，這正是實(shí)時(shí)計(jì)算需要的確定性。

目前，KaihongOS已經(jīng)部署在深開(kāi)鴻與樂(lè)聚（深圳）機(jī)器人技術(shù)有限公司的合作的人形機(jī)器人項(xiàng)目上。基于KaihongOS，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)作控制、AI、導(dǎo)航等能力。

未來(lái)，KaihongOS將在系統(tǒng)易用性和可靠性上持續(xù)優(yōu)化：（1）通過(guò)融合的混合部署（上層：混合部署成為應(yīng)用的擴(kuò)展；下層：聯(lián)合openEuler MICA 融合多種混合部署技術(shù)）實(shí)現(xiàn)更易用；（2）通過(guò)與openEuler UniProton合作強(qiáng)化資源競(jìng)爭(zhēng)下的實(shí)時(shí)可靠。

OpenHarmony具有“架構(gòu)解耦、彈性擴(kuò)展”、“異構(gòu)并行、全棧協(xié)同”、“原生智能、場(chǎng)景體驗(yàn)”和“極簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)、多端部署”四大技術(shù)架構(gòu)特征，提供了人機(jī)交互、人工智能、分布式協(xié)同等能力，為各行各業(yè)定制構(gòu)建行業(yè)操作系統(tǒng)提供了數(shù)字底座，為實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián)世界提供了有效途徑。

「嘉賓材料暫不分享」

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審核編輯 黃宇