第二屆大會回顧第3期 | 深開鴻基于OpenHarmony的多內核混合部署方案

演講嘉賓 | 李 寶

回顧整理 | 廖 濤

排版校對 | 李萍萍

嘉賓介紹

OS內核及視窗分論壇

李寶，深圳開鴻數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司未來研究院基礎架構首席研究員、架構設計部總經(jīng)理，曾在華為、螞蟻金服從事自研操作系統(tǒng)、核心分布式關系數(shù)據(jù)庫研發(fā)，曾在小馬智行從事機器學習基礎設施研發(fā)，目前在深開鴻從事操作系統(tǒng)基礎架構探索與競爭力構建。

視頻回顧

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正文內容

OpenHarmony是一個面向全場景、全連接、全智能時代的智能終端設備操作系統(tǒng)底座。深圳開鴻數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司（簡稱“深開鴻”）通過多內核混合部署方案為OpenHarmony引入實時特性，將OpenHarmony應用到更多關鍵行業(yè),保障關鍵任務的實時運行。該方案具體如何實現(xiàn)？深開鴻未來研究院基礎架構首席研究員李寶在第二屆OpenHarmony技術大會上，帶來了精彩分享。

萬物智聯(lián)時代是一個百億設備、百億鏈接的時代。OpenHarmony分布式軟總線架構為多設備間無縫互聯(lián)提供了統(tǒng)一的分布式通信，且OpenHarmony所提供的人機交互、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、汽車電子以及機器人等關鍵行業(yè)更關注如何保障其關鍵任務的實時運行，對操作系統(tǒng)的實時性有很高要求。上述的“實時性”并非指操作系統(tǒng)需要有多高的性能和處理速度，而是指當實時任務就緒時，操作系統(tǒng)能夠及時處理，且必須在規(guī)定的時間內完成，否則可能會導致嚴重后果。試想一下，在工業(yè)流水線上，某個環(huán)節(jié)規(guī)定需要在2毫秒內完成，如果該環(huán)節(jié)某次的執(zhí)行時間超過了2毫秒，則整個流水線都會紊亂。

如何基于OpenHarmony底座，打造面向更多關鍵行業(yè)的具有更強實時計算能力的操作系統(tǒng)呢？在技術實現(xiàn)上，目前有三種主流方案：

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

二、統(tǒng)一RTOS內核方案。該方案能混合運行實時任務和常規(guī)任務，但其性能、安全性也強依賴Kernel的具體實現(xiàn)，兼顧實時任務的同時支持 OpenHarmony強大的應用框架是個巨大的挑戰(zhàn)，該方案行業(yè)應用上目前暫無參考。

三、基于虛擬化的多內核方案。相較于上述兩種方案，該方案在汽車等領域(如QNX方案)有大規(guī)模的應用，其開發(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% 的計算性能損耗）也較好，且Hypervisor對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)過行業(yè)和市場調研，深開鴻最終選擇了基于虛擬化的多內核方案，并基于嵌入式系統(tǒng)的虛擬化工具Jailhouse作為實時Hypervisor實現(xiàn)硬件輔助虛擬化。Jailhouse具有以下特點：

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

啟動依賴Linux，運行中不依賴Linux

提供share memory通信插件，暫不提供設備虛擬化

將OpenHarmony作為root cell，承擔整個系統(tǒng)的管理者角色，將RTOS作為nonroot cell，提供實時計算的運行環(huán)境，讓實時計算能力作為 OpenHarmony的一個子系統(tǒng)。

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

以任務切換為例，OpenHarmony非實時側的平均延時并不差，但是最大延時RTOS有明顯優(yōu)勢，這正是實時計算需要的確定性。

目前，KaihongOS已經(jīng)部署在深開鴻與樂聚（深圳）機器人技術有限公司的合作的人形機器人項目上。基于KaihongOS，機器人可以實現(xiàn)動作控制、AI、導航等能力。

未來，KaihongOS將在系統(tǒng)易用性和可靠性上持續(xù)優(yōu)化：（1）通過融合的混合部署（上層：混合部署成為應用的擴展；下層：聯(lián)合openEuler MICA 融合多種混合部署技術）實現(xiàn)更易用；（2）通過與openEuler UniProton合作強化資源競爭下的實時可靠。

OpenHarmony具有“架構解耦、彈性擴展”、“異構并行、全棧協(xié)同”、“原生智能、場景體驗”和“極簡開發(fā)、多端部署”四大技術架構特征，提供了人機交互、人工智能、分布式協(xié)同等能力，為各行各業(yè)定制構建行業(yè)操作系統(tǒng)提供了數(shù)字底座，為實現(xiàn)萬物智聯(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