Arm的SOAFEE把汽車搬到云端

Arm于9月15日宣布了SOAFEE（Scalable Open Architecture For Embedded Edge）軟件框架項目。其他公司也參與其中，預(yù)計會有更多的公司加入。Arm將SOAFEE定義為一個開放的可以實時運(yùn)行并具有安全意識的軟件架構(gòu)。

該軟件架構(gòu)使云技術(shù)與汽車功能安全和實時要求相結(jié)合。SOAFEE正處于原型設(shè)計和早期開發(fā)。

這是Arm走的很好的一步，而且很可能會成功。SOAFEE利用了汽車軟件開發(fā)的許多增長趨勢，包括使用云平臺以及相關(guān)技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)。SOAFEE還將受益于汽車行業(yè)對SaaS日益增長的需求。

下表總結(jié)了Arm SOAFEE項目的情況。

SOAFEEE解讀

該開源參考項目是一個用于云軟件開發(fā)的軟件框架，以嵌入式汽車代碼為形式部署。

SOAFEE的目標(biāo)是利用云原生開發(fā)的優(yōu)勢來解決汽車復(fù)雜的挑戰(zhàn)和限制，如功能安全和實時控制。云原生包括一些技術(shù)、工作流程和設(shè)計策略，可以改善汽車軟件的開發(fā)、部署和更新，從生產(chǎn)到車輛整個生命周期。

SOAFEE還利用了Arm早期的兩項計劃，Project Cassini和Arm SystemReady。Project Cassini是一個開放、協(xié)作、基于標(biāo)準(zhǔn)的計劃，在Arm的邊緣生態(tài)系統(tǒng)中提供云原生軟件。這個項目利用不同的、基于Arm的平臺，為邊緣應(yīng)用創(chuàng)建一個安全基礎(chǔ)。

SystemReady是一個基于一套硬件和固件標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性認(rèn)證計劃。這些標(biāo)準(zhǔn)包括基本系統(tǒng)架構(gòu)和基本啟動要求規(guī)范，以及特定市場的補(bǔ)充。

一個特別興趣小組已經(jīng)啟動，但到目前為止還沒有網(wǎng)站。已經(jīng)支持SOAFEE的20家公司都是SIG成員，預(yù)計還有更多的公司會加入。

云原生

SOAFEE對于開發(fā)基于Arm平臺的汽車軟件具有多重優(yōu)勢，加速了汽車軟件開發(fā)和部署的云原生技術(shù)。
軟件在基于Arm的硬件和軟件平臺上的可移植性將提高。由于有更好的開發(fā)工具，軟件質(zhì)量也有望得到改善?；诟斓拈_發(fā)時間和更低的成本，代碼數(shù)量也應(yīng)該增長。
許多優(yōu)勢都是基于SOAFEE使用的技術(shù)，總結(jié)如下。軟件容器是負(fù)責(zé)SOAFEE許多優(yōu)勢的一個關(guān)鍵技術(shù)。

云原生技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于云軟件開發(fā)，且是SOAFEE框架的核心。這些技術(shù)是軟件容器（software containers）、微服務(wù)架構(gòu)、協(xié)調(diào)器和DevOps。下面是Arm解釋其SOAFEE方法的白皮書的摘要。

容器技術(shù)對于汽車軟件來說也許是最重要的?？梢灶惐扔诤竭\(yùn)集裝箱，集裝箱在運(yùn)輸過程中讓貨物彼此隔離，保護(hù)貨物不受天氣和盜竊的影響。

軟件容器包括應(yīng)用程序代碼、配置文件、庫和運(yùn)行應(yīng)用程序所需的依賴項。容器可以被認(rèn)為是一個虛擬應(yīng)用程序，可以被移植到其他系統(tǒng)。然而，容器與特定的操作系統(tǒng)以及其硬件和軟件能力相關(guān)聯(lián)。

軟件容器在云部署和數(shù)據(jù)中心中運(yùn)作良好。SOAFEE使用同樣的技術(shù)進(jìn)行云開發(fā)，并在汽車ECU中進(jìn)行部署。

顧名思義，微服務(wù)是一種面向服務(wù)的架構(gòu)方法，其中應(yīng)用程序被構(gòu)建為小型獨立服務(wù)單元的集合。這種軟件工程方法的重點是將一個應(yīng)用程序劃分為具有明確接口的單一功能模塊。在云原生部署中，微服務(wù)被封裝在一個容器中。這使得微服務(wù)能夠在定義的容器運(yùn)行環(huán)境中執(zhí)行，并且部署可以由協(xié)調(diào)器管理和監(jiān)控。

微服務(wù)被定義為松散耦合，因為一個服務(wù)的變化不應(yīng)影響另一個服務(wù)的性能。這意味著微服務(wù)可以在與系統(tǒng)的其他部分隔離的情況下進(jìn)行測試。這種結(jié)構(gòu)使復(fù)雜的系統(tǒng)在對完全組合的系統(tǒng)進(jìn)行集成測試之前，可以對單個服務(wù)進(jìn)行分割測試。

協(xié)調(diào)器是云原生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，管理基于微服務(wù)的應(yīng)用程序的配置、部署和監(jiān)控。協(xié)調(diào)器使用多個標(biāo)準(zhǔn)接口：

• 容器運(yùn)行時的接口，在協(xié)調(diào)器和容器運(yùn)行時之間。

• 容器網(wǎng)絡(luò)接口，用于配置和控制網(wǎng)絡(luò)、防火墻和其他組件的標(biāo)準(zhǔn)。

• 容器存儲接口，用于向容器實例公開可用的存儲。

• 設(shè)備插件，用于實現(xiàn)對容器內(nèi)系統(tǒng)資源的管理訪問。

協(xié)調(diào)器使用這些接口來管理復(fù)雜的應(yīng)用程序部署，支持微服務(wù)之間的通信和訪問正常運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)。

有幾個協(xié)調(diào)器選項，其中Kubernetes正在成為一個默認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Kubernetes也被稱為K8s，是一個開源的協(xié)調(diào)器，用于自動化部署、擴(kuò)展和管理容器化應(yīng)用程序。輕量級的Kubernetes或K3s占用空間較小，更適合于嵌入式和資源有限的環(huán)境。

云原生的工作流程方面被稱為DevOps，開發(fā)工作流程與部署操作相結(jié)合。將這兩個學(xué)科以定義和管理的方式結(jié)合起來，可以簡化應(yīng)用程序的開發(fā)、部署和持續(xù)改進(jìn)。
DevOps對于在汽車生命周期內(nèi)管理汽車軟件會特別有用，包括網(wǎng)絡(luò)安全、OTA錯誤修復(fù)和功能軟件更新，以及不斷增長的SaaS數(shù)量。

云原生增強(qiáng)

SOAFEE利用云原生框架，從最佳實踐和標(biāo)準(zhǔn)中獲益。然而，汽車軟件需要增強(qiáng)云原生技術(shù)。這包括使用混合應(yīng)用和實時處理器的異構(gòu)計算架構(gòu)部署ECU的能力，包括一系列加速器。

通過工作組，Arm及其合作伙伴旨在了解當(dāng)前云原生技術(shù)的差距，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)合作。合作將有助于縮小差距，使云原生框架能夠應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

由于汽車軟件的安全性和實時性要求，最需要對協(xié)調(diào)器進(jìn)行增強(qiáng)。增強(qiáng)的例子包括I/O帶寬和保證執(zhí)行時間。協(xié)調(diào)器還必須能夠表達(dá)汽車軟件的額外運(yùn)行時的要求。

下一步是增強(qiáng)容器運(yùn)行時間以滿足汽車需求。首選路徑是使用一個虛擬化的容器運(yùn)行時。SOAFEE開發(fā)人員正在與開放容器倡議標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)合作，以實現(xiàn)容器運(yùn)行時間的增強(qiáng)。

DevOps的增強(qiáng)必須針對汽車測試和驗證，從云活動到實驗室開發(fā)到車內(nèi)試駕。用于CI/CD（即持續(xù)集成/持續(xù)開發(fā)）的云原生技術(shù)也將過渡到汽車軟件，以提供額外的能力。

SOAFEE的一個關(guān)鍵價值主張是汽車軟件平臺和應(yīng)用程序的可移植性和重復(fù)使用。為了實現(xiàn)可移植性，加速器和高帶寬IO設(shè)備需要增強(qiáng)。功能安全和實時能力也是其中一部分。

VirtIO是一個標(biāo)準(zhǔn)化的接口，允許虛擬機(jī)訪問簡化的“虛擬”設(shè)備。SOAFEE正在探索VirtIO如何能提供幫助。

這些用于汽車應(yīng)用的云原生增強(qiáng)功能仍然是一項正在進(jìn)行的工作。

可用性

SOAFEE參考軟件堆棧的初始版本現(xiàn)在已經(jīng)推出，可以開發(fā)云原生汽車軟件。

為了使用SOAFEE軟件框架，開發(fā)人員需要一個參考硬件平臺。ADLink科技提供了兩個平臺。一個用于實驗室開發(fā)的系統(tǒng)有32核Ampere Altra SoC。還有一個強(qiáng)大的參考硬件平臺，使用80核Ampere Altra SoC用于車載測試。

該參考硬件和軟件框架能夠開發(fā)和測試基于SOAFEE的ECU，用于駕駛艙、ADAS、AV和動力總成應(yīng)用。

Arm將需要更多的硬件和軟件組件來建立一個強(qiáng)大的云生態(tài)系統(tǒng)和配套的嵌入式汽車產(chǎn)品。這需要時間，但Arm已經(jīng)有了一個很好的開始。

SOAFEEE的競爭

Arm的SOAFEE戰(zhàn)略很可能會成功，但也有競爭的空間。

許多公司已經(jīng)接受了云平臺來開發(fā)汽車軟件。如果生態(tài)系統(tǒng)按預(yù)期發(fā)展，這些進(jìn)入者很可能會逐漸轉(zhuǎn)向SOAFEE。因此，他們不太可能成為直接競爭對手。

領(lǐng)先的處理器平臺公司可能是競爭對手，最明顯的是Intel。即使Nvidia對Arm的收購沒有成功，它也可以利用SOAFEE。但SOAFEE競爭的機(jī)會窗口很短。

為什么呢？因為Arm處理器在所有ECU領(lǐng)域都占主導(dǎo)地位。一旦擁有Arm兼容系統(tǒng)和軟件的主要OEM、Tier1和主要芯片制造商開始使用SOAFEE，這場戰(zhàn)斗就會勝利。這可能在兩年內(nèi)發(fā)生，使SOAFEE成為事實上的標(biāo)準(zhǔn)。

總結(jié)

汽車軟件行業(yè)在開發(fā)新的應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件時已經(jīng)在向云軟件平臺轉(zhuǎn)移。SOAFEE增加了用于IT和云計算應(yīng)用的能力，但具有汽車部署所需的特定能力。

SOAFEE將為云開發(fā)增加實時操作和安全能力，并為部署在ECU中的嵌入式軟件平臺增加同等能力，在汽車的生命周期內(nèi)。

Arm將SOAFEE定位為成為汽車云原生軟件開發(fā)的實際標(biāo)準(zhǔn)。

SOAFEE沒有為Arm帶來新的收入，至少目前沒有。然而，它增加了處理器競爭對手進(jìn)入汽車市場的障礙，這個障礙已經(jīng)相當(dāng)高了。

雖然Arm的戰(zhàn)略很可能會成功，但關(guān)于SOAFEE將如何影響汽車軟件業(yè)務(wù)和供應(yīng)鏈的各個部分仍有許多值得觀望的地方。

[參考資料]

Arm’s SOAFEE Brings Automotive to the Cloud — Egil Juliussen