2018年6月21-22日，由布谷鳥科技、佐智汽車主辦，艾拉比智能、ADI亞德諾半導(dǎo)體、索喜科技贊助支持的“2018第二屆智能座艙與智能駕駛峰會(huì)”在深圳福田區(qū)綠景錦江酒店舉辦。英特爾開源研發(fā)中心的James Wu在會(huì)上做了《小身材大能耐A Big Little Hypervisor for Software Defined Cockpit》的主題演講。

英特爾開源研發(fā)中心 James Wu

James Wu：今天我介紹的是全新開源軟件項(xiàng)目“ACRN”，是為IOT和汽車量身訂作的虛擬化軟件項(xiàng)目，也是業(yè)界第一個(gè)開源的軟件項(xiàng)目。

我將從四個(gè)方面進(jìn)行介紹：

項(xiàng)目介紹

整體架構(gòu)

開源模式

合作伙伴

今天上午多位嘉賓有非常精彩的演講，特別是胡博士講了車載領(lǐng)域融合的趨勢(shì)，SOC的計(jì)算能力和應(yīng)用的快速增長(zhǎng)，帶來了將多種應(yīng)用融合在一起的問題。胡博士提到的硬件融合中，虛擬化技術(shù)很關(guān)鍵。

虛擬化并不新鮮，從90年代開始，在服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、臺(tái)式機(jī)應(yīng)用方面就已出現(xiàn)虛擬化。在開源的軟件里，有KVM這樣的項(xiàng)目正在開展，從商業(yè)層面來講，在這個(gè)領(lǐng)域中有許多出色的公司。

來源：英特爾

虛擬化經(jīng)過十幾年的發(fā)展，目前已比較成熟，但在嵌入式車載或者IOT領(lǐng)域，虛擬化卻遇到一些挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)我歸納總結(jié)為三個(gè)方面：

多種操作系統(tǒng)的支持。在數(shù)據(jù)中心或者云端，操作系統(tǒng)的支持相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但在嵌入式方面，操作系統(tǒng)包括各種軟件方案的支持，卻是非常多樣性的。

硬件資源共享的支持。在云端，傳統(tǒng)的虛擬化所需要處理的共享主要是CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)，最多的是網(wǎng)絡(luò)。車載領(lǐng)域我們看到有圖象處理的共享，它與攝像頭相關(guān)，以及音頻資源的外設(shè)共享，還包括很多安全性硬件支持的共享，這是在云端想象不到的共享要求。

安全域和非安全域的融合。功能安全要求在某些應(yīng)用場(chǎng)景里非常重要，包括一些實(shí)質(zhì)性的要求，以及計(jì)算能力和處理能力的要求。而操作系統(tǒng)如何在同一個(gè)虛擬化的平臺(tái)上完成這些不同的要求，是全新的挑戰(zhàn)。

來源：英特爾

目前虛擬化發(fā)展的現(xiàn)狀是，在數(shù)據(jù)中心虛擬化方面已經(jīng)有了很多年的積累，不管是開源方案或是商業(yè)方案都有很多成熟的案例。但最要緊的問題是代碼量非常巨大，例如KVM作為一個(gè)虛擬化方案必須依附于Linux，但卻占據(jù)了Linux非常巨大的代碼量。功能安全認(rèn)證，從現(xiàn)實(shí)性和可靠性上講都有很大的問題。

對(duì)嵌入式開發(fā)的工程師來講，基于數(shù)據(jù)中心的虛擬化方案，的確有很多不便，因?yàn)樗仨氁骖櫟綌?shù)據(jù)中心的應(yīng)用場(chǎng)景，而對(duì)嵌入式場(chǎng)景基本沒有太多的考慮。嵌入式和車載應(yīng)用有很多先行者，比如QNX這樣業(yè)界領(lǐng)先的商業(yè)虛擬化方案公司，但我們始終沒有看到一個(gè)專門的開源方案。開源和閉源并不矛盾，我們希望看到合作。ACRN作為開源虛擬化方案的項(xiàng)目，它并不是定位在一個(gè)產(chǎn)品化的方案上。

ACRN項(xiàng)目簡(jiǎn)介

ACRN希望能提供比較成熟、穩(wěn)定的基礎(chǔ)虛擬化技術(shù)開源方案，也希望得到合作伙伴的支持，能夠在真正的產(chǎn)品化項(xiàng)目中落地。那么開源有什么好處？我總結(jié)了三個(gè)優(yōu)勢(shì)：

開源降低開發(fā)成本。眾人拾柴火焰高，集合大家的力量能降低開發(fā)成本，特別是在基礎(chǔ)性功能方面。

開源提供合作平臺(tái)。特別是在硬件廠商和方案商之間，尋求攜手開發(fā)的平臺(tái)，這是非常重要的。如果沒有一個(gè)開源平臺(tái)，芯片廠商比如英特爾，很多內(nèi)部的技術(shù)資料不方便對(duì)外公開，包括芯片性能、調(diào)試方法等，商業(yè)方案廠商很難取得這些內(nèi)部技術(shù)資料；同樣芯片廠商也很難拿到商業(yè)方案廠商的源代碼。因此很難在一個(gè)共同的平臺(tái)上做到硬件支持的快速開發(fā)。所以ACRN平臺(tái)提供了硬件支持，能快速加入到虛擬化平臺(tái)里。

通過開源平臺(tái)鼓勵(lì)創(chuàng)新。汽車行業(yè)是快速發(fā)展的行業(yè)，進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代后，很多應(yīng)用場(chǎng)景可能是芯片廠商在當(dāng)下想象不到的。而有了開源平臺(tái)，大家可以非常方便的試用，進(jìn)行嘗試，做很多POC（概念驗(yàn)證）的工作，同時(shí)也方便芯片廠商了解新需求和行業(yè)發(fā)展方向，促進(jìn)新應(yīng)用場(chǎng)景的產(chǎn)生。這對(duì)芯片廠商、虛擬化方案商、一級(jí)供應(yīng)商，乃至整個(gè)市場(chǎng)都是有利的。

ACRN是今年3月在北美的嵌入式大會(huì)上正式宣布的，英特爾希望它是真正開源且完全中立的項(xiàng)目。盡管ACRN由英特爾貢獻(xiàn)，但它是屬于Linux基金會(huì)的項(xiàng)目，并由Linux基金會(huì)管理。雖然當(dāng)前ACRN還在非常早期的階段，但是我們希望能有更多的廠商在早期介入，以產(chǎn)生更大的影響力。

來源：英特爾

ACRN技術(shù)開發(fā)的方向和定位

首先ACRN是為嵌入式和車載應(yīng)用量身定制的虛擬化方案，追求靈活性、輕量級(jí)，我們對(duì)代碼量有嚴(yán)格控制，差不多控制在25K，25000行代碼左右。代碼量小，在做實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和功能安全的認(rèn)證時(shí)就會(huì)比較方便。ACRN從設(shè)計(jì)開始就考慮了功能安全的要求和實(shí)時(shí)性要求，在開源社區(qū)里我們也在推動(dòng)符合功能安全認(rèn)證的開發(fā)模式，我們會(huì)公開所有設(shè)計(jì)文檔，并尋求開發(fā)模式中每行代碼的可追溯性。為了優(yōu)化嵌入開發(fā)，無論是開發(fā)平臺(tái)的選擇還是整個(gè)設(shè)計(jì)的平衡都是偏向嵌入式和IOT開發(fā)。

其次是實(shí)時(shí)性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初就有考慮硬件終端的實(shí)時(shí)性，包括快速啟動(dòng)，我相信這在車載領(lǐng)域非常重要。另外我們?cè)贗/O方面也有很多的考慮，因?yàn)檫@和云端不一樣，在嵌入端I/O是多種多樣的，我們采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的方式。為了實(shí)現(xiàn)小身材，我們把I/O的設(shè)計(jì)放在一個(gè)Service OS的概念里，它可以支持多種OS。KVM一般支持基于Linux的OS，而ACRN即可以支持Linux、Android作為它的客戶端OS也可以支持Vxworks, windows等非Linux的OS。今年下半年到明年，我們就會(huì)加入對(duì)Windows的支持，ACRN將來是可以支持多種OS和多種接口的，因?yàn)樗倪\(yùn)行模式是中立的模式。

ACRN是針對(duì)車載的技術(shù)方案。它直接跑在芯片上，有Service OS的概念，這個(gè)概念是為了把I/O設(shè)備支持單獨(dú)拿出來放在OS里，現(xiàn)在開源的Service OS是基于Linux的。在車載領(lǐng)域有很多I/O資源的共享，下圖是具體落實(shí)下來后可能的架構(gòu)。

來源：英特爾

Service OS會(huì)把儀表盤做在里面，ADAS的顯示功能做在ADAS的VM里，Android、中控和后臺(tái)都有單獨(dú)的虛擬機(jī)。從I/O的延遲來講，實(shí)時(shí)性能不是最好，因?yàn)镮/O訪問要經(jīng)過Service OS。

來源：英特爾

針對(duì)一些實(shí)時(shí)應(yīng)用我們有另外一套架構(gòu)，這套架構(gòu)是沒有Service OS的，而沒有Service OS，I/O共享就受限制。I/O共享和實(shí)時(shí)性存在一定的矛盾，所以在這個(gè)架構(gòu)里，我們并沒有太多I/O共享，而是把I/O做分割，有些I/O資源屬于其中一個(gè)OS，有些屬于另外一個(gè)OS。

ACRN項(xiàng)目現(xiàn)狀

來源：英特爾

ACRN是2018年3月份在嵌入式Linux北美大會(huì)上正式宣布，目前已經(jīng)在GitHub上開源，英特爾也參與了該項(xiàng)目，但英特爾是直接在上面做開發(fā)，沒有分內(nèi)部和外部，外部的代碼就是內(nèi)部使用的代碼，一模一樣。

可以購(gòu)買到的兩個(gè)硬件平臺(tái)是NUC和UP2，歡迎大家貢獻(xiàn)更多的平臺(tái)支持，我們和ARM也在討論，希望他們加入到項(xiàng)目中提供ARM平臺(tái)支持，當(dāng)然英特爾也會(huì)提供自己的平臺(tái)。我們最終的目標(biāo)是全部的設(shè)計(jì)文檔都放到開源社區(qū)，大家可以共享。

目前開源方面已經(jīng)有了很多支持，我們集成了基于Linux的Service OS，可以使用Android或者Linux，拿到代碼就可以在上面跑起來。目前對(duì)I/O的支持，包括網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、I/O的共享支持都已實(shí)現(xiàn)，下一步還會(huì)把圖形處理、對(duì)音頻的支持也加在里面。我們每周都會(huì)有一次技術(shù)會(huì)議、電話會(huì)議，開放給所有的社區(qū)參與者，主要是介紹它的設(shè)計(jì)、討論技術(shù)方案等。

ACRN項(xiàng)目完全是由英特爾中國(guó)來做，從架構(gòu)設(shè)計(jì)到整個(gè)管理團(tuán)隊(duì)，工程師都是在上海和北京，這也是為了給國(guó)內(nèi)的合作伙伴創(chuàng)造更好的合作機(jī)會(huì)。6月14日我們?cè)谏虾Ｅe行了第一次社區(qū)見面會(huì)，有差不多40位非英特爾的合作伙伴和60多位英特爾的工程師參與。今年10月份在愛丁堡Linux的大會(huì)上還有一個(gè)beta版會(huì)宣布，我相信到時(shí)會(huì)有更多的功能加入進(jìn)來。

來源：英特爾

關(guān)于管理方式原則

剛才提到ACRN項(xiàng)目是中立的開源項(xiàng)目，和Google的Android不一樣，不會(huì)按照Google的套路走。ACRN是完全開放、完全透明的，開發(fā)完全在社區(qū)里進(jìn)行，不隱藏任何東西，我們希望其他公司參與進(jìn)來。英特爾中國(guó)團(tuán)隊(duì)在2003年就參與了KVM，我們希望采用KVM這樣的開發(fā)模式。另外為了方便商業(yè)方案提供商，軟件授權(quán)是非常寬松的，是BSD的，所以它并不強(qiáng)行要求你把代碼貢獻(xiàn)回來，但是我們希望合作伙伴能夠把技術(shù)代碼給貢獻(xiàn)回來，當(dāng)然你也可以有所保留。

來源：英特爾

我們希望有更多的業(yè)界合作伙伴加入之后建立Linux Foundation的結(jié)構(gòu)，并不希望某個(gè)公司超過50%。投票權(quán)是基于大家在社區(qū)的代碼貢獻(xiàn)而定，這是整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行模式。

再一次的歡迎大家加入這個(gè)新的項(xiàng)目，特別是在車載領(lǐng)域，我相信融合是一個(gè)大趨勢(shì)，但融合會(huì)遇到一些挑戰(zhàn)，而我們希望通過開源項(xiàng)目能夠降低門檻和成本，同時(shí)激發(fā)更多的創(chuàng)新。

提問環(huán)節(jié)

提問：我有兩個(gè)問題請(qǐng)教，第一，我們知道英特爾在虛擬化技術(shù)方面是很擅長(zhǎng)的，有很多在硬件上的技術(shù)，如果我們用Hypervisor，不是英特爾的硬件，是不是能夠充分發(fā)揮它在虛擬化方面的優(yōu)勢(shì)？另外后續(xù)你們會(huì)不會(huì)基于其他的硬件進(jìn)行研發(fā)？

第二，因?yàn)镠ypervisor在汽車領(lǐng)域比較新，大家不是特別擔(dān)心它能否實(shí)現(xiàn)，而是更擔(dān)心它能否產(chǎn)品化，我想請(qǐng)問，您對(duì)開源的Hypervisor是否能產(chǎn)品化有什么看法？

James Wu：非常好的問題，我先回答第二個(gè)問題，因?yàn)楫a(chǎn)品化有一定的難度，所以我們才來做開源，希望能降低整個(gè)業(yè)界關(guān)于融合和Hypervisor虛擬化的門檻。英特爾內(nèi)部投了很多資源在上面，我們有很多工程師在上面做開發(fā)，同時(shí)希望業(yè)界能加入進(jìn)來，降低整個(gè)門檻。

我們看到服務(wù)器領(lǐng)域、數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域剛開始做虛擬化的時(shí)候也是有比較高的門檻，但因?yàn)镵VM等一些開源項(xiàng)目，到現(xiàn)在已經(jīng)不再是很困難的事情了。同時(shí)這并沒有消除商業(yè)化方案的空間，很多強(qiáng)大的公司會(huì)提供他們的增值領(lǐng)域，我覺得產(chǎn)品化就是ACRN項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)。我們做的時(shí)候非常注重產(chǎn)品化，并且有更多的測(cè)試用例、測(cè)試控制會(huì)加入到項(xiàng)目中，也希望大家能貢獻(xiàn)各自的力量，一起把這個(gè)事情做好。

關(guān)于硬件平臺(tái)，ACRN是中立的，對(duì)于英特爾來說，我們的工程師不太可能直接開發(fā)針對(duì)ARM的支持，但是我們正在和ARM談，對(duì)于ACRN團(tuán)隊(duì)來說，我們非常愿意看到ARM以及其他的廠商加入進(jìn)來。

從設(shè)計(jì)的角度來看，我們一開始就會(huì)考慮到對(duì)ARM平臺(tái)支持。不讓ARM平臺(tái)加進(jìn)來，這不現(xiàn)實(shí)。從芯片功能的角度來看，英特爾以前一直做數(shù)據(jù)中心和云，虛擬化功能在芯片里面比較強(qiáng)大，同時(shí)ARM不斷努力，也要進(jìn)云端，包括AMD很多芯片廠商都有類似的技術(shù)。我相信虛擬化平臺(tái)將來肯定會(huì)落在每個(gè)架構(gòu)上，英特爾愿意成為社區(qū)的成員，把這個(gè)餅做大，把融合的事情做大，這是英特爾的出發(fā)點(diǎn)。