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更好的汽车虚拟化管理方法

发布日期:2020-09-12

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GENIVI联盟邀请所有公司,团体和行业协会支持共享汽车虚拟平台规范的开发。






整合下一代汽车的车载计算机系统显示出巨大的希望,但并非完全没有给汽车制造商带来风险。


多年来,OEM厂商一直在讨论虚拟化作为车辆内部互连计算设备数量不断增长的解决方案。在未来的架构中应该期望虚拟化,但是制定一些标准将为成功部署铺平道路。


GENIVI联盟与汽车行业合作,以产生一个开放标准的汽车虚拟平台定义,该定义将提高可移植性,降低风险,并为希望使用较少承担更多职责的计算单元来重新设计系统的OEM提供更稳定的环境。它开发了用于集成集中式和连接的车辆驾驶舱中的操作系统和中间件的标准方法。该联盟将Android™Automotive,AUTOSAR,Linux和其他车载软件的采用者与解决方案供应商联系起来,从而在全球拥有60多个成员的生产性和协作性社区。



应对挑战




现代车辆包括数百个独立的电子控制单元(ECU),它们大小不一,通过庞大的有线和无线通信系统网络相互连接。生产安全可靠的汽车电气系统的复杂性已接近难以管理的地步,开发时间长达数年。


即便如此,这一进步也不会停止,未来的车辆架构将添加更加复杂的自动驾驶和云计算功能。因此,尽管软件增长势必会继续,但必须对互连硬件单元的扩散做出一些努力,以降低成本和复杂性。



什么是虚拟化?




虚拟化提供了在单个计算单元上组合以前分开的软件系统的方法,并且是将未来功能增长建模到可管理的车载电气/计算体系结构中的另一种工具。大多数操作系统使用内核,该内核是CPU和其他硬件的处理能力的接口。实现功能行为的进程可以请求通过内核界面访问硬件功能。


内核可确保多个进程并行正确执行,并仲裁其对硬件访问的请求。因此,在标准的非虚拟化系统中,每台计算机仅引导一个操作系统内核,而单个内核专门管理硬件。


虚拟化支持虚拟机的概念,每个虚拟机都有自己的真实硬件视图。这种欺骗手段是通过称为特权管理程序的特殊特权类型的软件来实现的,通常会辅以某些特殊的硬件功能。


虚拟机管理程序对整个操作系统及其内核的作用是内核为功能性进程所做的事情。系统管理程序决定每个操作系统及其功能软件如何共享硬件的执行资源,并提供硬件视图,使每个虚拟机(每个虚拟机运行一个操作系统内核)能够在虚拟机的“切片”上运行。单个计算单元,几乎不需要修改。



行业挑战




虚拟化技术几乎可以追溯到计算机本身,那么问题是什么呢?


在汽车环境中部署虚拟化的挑战不容小under。车载计算机内置了中央处理器(CPU)内核,这些内核越来越类似于高端台式计算机和服务器计算机。但是,一般来说,嵌入式系统中专用硬件支持,连接标准和外围设备的数量越来越广泛,种类也越来越多,而汽车系统则无处不在。



硬件功能高度集成在片上系统芯片上,这些苛刻的要求是确保不太关键的部分不会对安全性/安全性至关重要的软件造成干扰。这可能使汽车系统的虚拟化成为**挑战性的。


引入新技术时,存在替代解决方案而产生其他问题的风险。锁定特定技术和供应商对我们行业不利。它扼杀了技术和商业灵活性,从而在系统发展时加大了项目挑战。


将虚拟化引入新的车辆项目有很多好处,但必须谨慎管理。车辆电气系统的重新设计可能会结合许多重要的ECU,而未能成功执行该项目可能会带来可怕的后果。汽车项目的运行时间长,在开发和供应商合同上投入了大量资金,并且子系统之间的强大相互依存关系几乎使得不可能恢复到以前的电气系统设计。为避免严重的项目失败,行业将受益于制定指南,以在未来的车辆设计中安全地利用虚拟化技术。


由GENIVI发起的汽车虚拟平台规范(AVPS)是针对所有使用虚拟化的汽车系统开发的,开放许可的,要求和标准规范的社区。它利用了现有标准(如VIRTIO)的要求并对其进行了补充。AVPS活动是对行业合作的公开邀请,旨在成为汽车虚拟化的标准。


在AVPS中,行业可以记录关于**系统(内核)与虚拟机管理程序的不同实现之间使用的接口的共享协议,以及汽车虚拟化平台必须满足的其他要求。从表面上看,AVPS促进了不同虚拟化实现之间的系统可移植性,这可能会提供巨大的价值。



但是,创建这样的标准还具有许多其他优点,包括先进的技术水平,预期的汽车解决方案,各方之间就基于虚拟化的系统的期望达成共识,以及减少项目的摩擦和风险。。


在整个汽车行业中促进AVPS的开发和使用将促进未来系统的设计过程,简化虚拟机管理程序技术的获取过程,并管理未来项目中的某些固有复杂性和风险。


GENIVI Alliance邀请所有公司,团体和行业协会支持共享汽车虚拟平台规范的开发。


我们共同可以使汽车行业的虚拟化可管理,并成功应对未来的系统挑战。



作者:


Gunnar Andersson是GENIVI Alliance的技术主管。他在专用和嵌入式软件系统的开发方面拥有25年的经验,主要是在技术角色方面,在企业家精神和销售方面。他专注于软件质量和开发方法,在汽车制造方面积累了丰富的经验,曾在一家大型汽车制造商的生产和高级工程/研究环境中担任过许多不同的软件和EE架构职务。


原文链接:https://www.wardsauto.com/vehicles/better-managed-approach-virtualization-automotive




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