關(guān)鍵任務(wù)智能系統(tǒng)的云操作系統(tǒng)需要哪些特質(zhì)

1   產(chǎn)業(yè)變遷帶來(lái)的技術(shù)變化

一份基于對(duì)500 多位業(yè)界領(lǐng)袖的訪(fǎng)談顯示，2020年—2025 年，電信運(yùn)營(yíng)商將投入1 萬(wàn)億資本支出，其中80% 用于5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。這對(duì)服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)是巨大的轉(zhuǎn)型需求，即在未來(lái)的5 年中會(huì)有240 億臺(tái)設(shè)備的互聯(lián)需求。還有一個(gè)非常有意思的技術(shù)變化，就是現(xiàn)在更多的是基于軟件的部署。因此，會(huì)從獨(dú)立的專(zhuān)用企業(yè)系統(tǒng)變成一種分門(mén)別類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)，即其中的硬件、基礎(chǔ)構(gòu)架和軟件是由不同公司提供的，這個(gè)新時(shí)代需要邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和云基礎(chǔ)構(gòu)架。

客戶(hù)的挑戰(zhàn)主要有4 種類(lèi)型：①提出軟件研發(fā)的概念，②把研發(fā)完成的軟件應(yīng)用部署在基礎(chǔ)設(shè)施中，③開(kāi)通和運(yùn)營(yíng)這套系統(tǒng)，④通過(guò)日常的運(yùn)營(yíng)為最終用戶(hù)提供服務(wù)。

因此，新一代的操作系統(tǒng)平臺(tái)要有兩個(gè)重要屬性：①可跨多個(gè)云進(jìn)行部署；②是高度自動(dòng)化的云平臺(tái)?；趯?duì)客戶(hù)所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，全球領(lǐng)先的智能邊緣軟件提供商風(fēng)河公司推出了Wind River Studio，這是一個(gè)云原生平臺(tái)，用于關(guān)鍵任務(wù)智能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、部署、運(yùn)作和服務(wù)，能夠滿(mǎn)足信息安全性、功能安全性和可靠性等方面嚴(yán)苛的要求。Studio 通過(guò)提供云邊統(tǒng)一管理界面（SPoG）運(yùn)營(yíng)能力來(lái)支持智能5G 分布式邊緣云，實(shí)現(xiàn)靈活高效的部署、管理和運(yùn)作（如圖1）。

圖1 關(guān)鍵任務(wù)智能系統(tǒng)=智能云+智能邊緣

2   幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)全球首個(gè)虛擬化5G數(shù)據(jù)體系

北美大型電信運(yùn)營(yíng)商Verizon 采用了Wind River Studio 提供的云原生基礎(chǔ)架構(gòu)和分析功能完成了5G vRAN（虛擬無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)）部署，在全球首個(gè)端到端完全虛擬化5G 數(shù)據(jù)會(huì)話(huà)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在使用了這種5G 部署后，有一些關(guān)鍵應(yīng)用的領(lǐng)域，例如窄帶和室內(nèi)覆蓋，以及在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行的5G 覆蓋等都可以成功實(shí)現(xiàn)。

風(fēng)河之所以能抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，是因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商對(duì)于一些新的應(yīng)用場(chǎng)景非常感興趣，因?yàn)榭梢酝苿?dòng)服務(wù)提供商獲得新的業(yè)務(wù)營(yíng)收。這些豐富的應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋廣泛，包括邊緣基礎(chǔ)架構(gòu)，例如自動(dòng)駕駛、沉浸式的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）以及數(shù)據(jù)分析等，都可以獲得非常好的技術(shù)支持。

Wind River Studio 平臺(tái)可以幫助服務(wù)提供商應(yīng)對(duì)復(fù)雜的挑戰(zhàn)，為地理上分散的云設(shè)施提供以下多項(xiàng)云邊統(tǒng)一管理界面（SPoG）運(yùn)營(yíng)能力：

● 完全基于云、Kubernetes 和容器的體系結(jié)構(gòu)，用于大規(guī)模部署和管理分布式邊緣網(wǎng)絡(luò)

● 網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，包括集成的數(shù)據(jù)收集、監(jiān)控和報(bào)告工具，以便優(yōu)化分布式云網(wǎng)絡(luò)的管理和運(yùn)營(yíng)

● 核心到邊緣的協(xié)同，用于實(shí)現(xiàn)分布式云網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)的高效管理和自動(dòng)化，包括容器、網(wǎng)元和邊緣設(shè)備管理。

其中的容器技術(shù)是非常新的概念，在部署一些虛擬機(jī)的時(shí)候，肯定不是中心化架構(gòu)，而是分布式架構(gòu)。就算有了分布式技術(shù)，客戶(hù)也會(huì)發(fā)現(xiàn)在日常應(yīng)用和操作時(shí)，這些不同的功能也極具挑戰(zhàn)，所以客戶(hù)需要一個(gè)高度集成和自動(dòng)化的能力，通過(guò)風(fēng)河的編排系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的全自動(dòng)化。

還有一個(gè)叫做Conductor，這個(gè)功能是用戶(hù)自己定制想要的服務(wù)，而且是以圖形展示的方式來(lái)定義的。所以整個(gè)界面具有高度可操作性，可以在這個(gè)架構(gòu)中一會(huì)兒看代碼，一會(huì)兒看圖像，方便信息界面的調(diào)節(jié)。

3   擁抱開(kāi)源

5G 的部署有一項(xiàng)非常基礎(chǔ)、重要的技術(shù)：首先要部署的是虛擬化RAN（vRan）。在這種云原生的環(huán)境下，有一個(gè)非常有意思的特點(diǎn)，就是其地理位置覆蓋特別廣，可能達(dá)數(shù)千數(shù)萬(wàn)平方米，所以要求計(jì)算不僅是分布式的，還要跨越不同地區(qū)，這就需要開(kāi)放并與客戶(hù)合作。

為了支持開(kāi)源，2018 年前后，風(fēng)河公司就與其他公司合作，參加了開(kāi)源的云計(jì)算管理平臺(tái)項(xiàng)目——OpenStack，現(xiàn)在是Open Infrastructure Foundation（OIF）的開(kāi)源組織，這是一個(gè)全開(kāi)源的社區(qū)項(xiàng)目。之后，風(fēng)河又參與了OIF 支持的StarlingX 開(kāi)源項(xiàng)目，是英特爾和風(fēng)河開(kāi)源的邊緣計(jì)算項(xiàng)目。有些人認(rèn)為，有Open Stack和vRan 就足夠了，但是風(fēng)河認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)還不足以支撐5G 和邊緣計(jì)算的部署。在分布式計(jì)算環(huán)境下，對(duì)可靠性、可用性和可拓展性的要求更高，以前可能關(guān)注大規(guī)模技術(shù)，現(xiàn)在小節(jié)點(diǎn)/ 接入點(diǎn)也要考慮在內(nèi)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)邊緣的實(shí)時(shí)性有時(shí)仍然是很高的，例如兩輛自動(dòng)駕駛車(chē)輛彼此之間需要進(jìn)行信號(hào)交互來(lái)避免發(fā)生事故，這要求極低的延遲/ 更高的實(shí)時(shí)性和安全性。因此，在整個(gè)生命周期的管理過(guò)程中，包括軟件升級(jí)和基礎(chǔ)架構(gòu)的管理，都需要利用Wind River Studio 平臺(tái)進(jìn)行操作。

風(fēng)河做了一個(gè)測(cè)算，利用Wind River Studio 技術(shù)可以幫助客戶(hù)在網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)約75% 的成本。這是非?？捎^的數(shù)字，因?yàn)榭蛻?hù)的邊緣連接量可能不只10 萬(wàn)臺(tái)，可能是更高的連接量。

那么，為什么能實(shí)現(xiàn)75% 的成本節(jié)約？因?yàn)橐郧暗募夹g(shù)是內(nèi)置一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)庫(kù)，缺點(diǎn)在于雖然有大量的信息，但中間的不連續(xù)性很高。所以在設(shè)計(jì)Wind River Studio 時(shí)，重新在邊緣進(jìn)行低成本設(shè)計(jì)，不再采用原來(lái)老的技術(shù)，因此這是一個(gè)虛擬化重新設(shè)計(jì)之后的結(jié)果。例如，以往可能要用6 個(gè)服務(wù)器，現(xiàn)在1 個(gè)服務(wù)器就夠了，因此，過(guò)去可能需要10、12、14 個(gè)盒，現(xiàn)在2 個(gè)盒就夠了。這樣做效率更高，實(shí)時(shí)性更好，而且所使用的服務(wù)器和盒的數(shù)量降低了。

4   云操作系統(tǒng)與嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相輔相成

有些公司在做嵌入式的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，Wind River Studio 與嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比有什么優(yōu)勢(shì)呢？

其實(shí)二者是一脈相承的。風(fēng)河最早做嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，規(guī)模大一點(diǎn)后做嵌入式Linux，也是加強(qiáng)了實(shí)時(shí)性和可靠性。如果從這個(gè)脈絡(luò)看，可以把Wind River Studio 看作是云操作系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)性、可靠性的特點(diǎn)。

從另一個(gè)角度來(lái)看，隨著IT 的發(fā)展，包括所謂的云、虛擬化技術(shù)等，通過(guò)云操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)反過(guò)來(lái)影響了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，使container（容器）、Kubernetes、虛擬化等技術(shù)引入了嵌入式。所以二者是相輔相成的。

那么，Wind River Studio 和傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)是如何進(jìn)行優(yōu)勢(shì)整合的？實(shí)際上，Wind River Studio 是一個(gè)端到端完整的高度集成解決方案，從智能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、部署到運(yùn)營(yíng)，直到最后的軟件更新和邊緣化計(jì)算，都是一整套集成方案，當(dāng)然其中有一些功能是要通過(guò)傳統(tǒng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也包括風(fēng)河VxWorks 或Wind River Linux。換句話(huà)說(shuō)，風(fēng)河的每一項(xiàng)單一產(chǎn)品都已經(jīng)高度集成在Wind River Studio 解決方案中，無(wú)論是嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，還是云基礎(chǔ)架構(gòu)或自動(dòng)化平臺(tái)。

5   小結(jié)

當(dāng)你看到新的營(yíng)收機(jī)會(huì)，你必須提供新的業(yè)務(wù)應(yīng)用來(lái)抓住這些機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)2024 年電信運(yùn)營(yíng)商將會(huì)獲得80 億美元的營(yíng)收，而2020年才只有5.25 億美元。

風(fēng)河的最新產(chǎn)品Wind River Studio 是一個(gè)平臺(tái)化產(chǎn)品，可幫助客戶(hù)成功而便捷地進(jìn)行技術(shù)部署，而且可以針對(duì)不同垂直領(lǐng)域的應(yīng)用。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)化操作，應(yīng)對(duì)行業(yè)中的很多挑戰(zhàn)，而這些功能都是在單一平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。

除了5G 部署，風(fēng)河的Wind River Studio 還覆蓋多個(gè)行業(yè)，從航天航空到國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療、汽車(chē)等，可以應(yīng)對(duì)這些行業(yè)的挑戰(zhàn)。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年4月期）