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，深圳開鴻數字產業發展有限公司未來研究院基礎架構首席研究員、架構設計部總經理，曾在華為、螞蟻金服從事自研操作系統、核心分布式關系數據庫研發，曾在小馬智行從事機器學習基礎設施研發，目前在深開鴻從事操作系統基礎架構探索與競爭力構建。

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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底座。深圳開鴻數字產業發展有限公司（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,保障關鍵任務的實時運行。該方案具體如何實現？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提供了統一的分布式通信，且OpenHarmony所提供的人機交互、人工智能、分布式協同等能力，可更好地賦能千行百業。然而，航空航天、工業控制、汽車電子以及機器人等關鍵行業更關注如何保障其關鍵任務的實時運行，對操作系統的實時性有很高要求。上述的“實時性”并非指操作系統需要有多高的性能和處理速度，而是指當實時任務就緒時，操作系統能夠及時處理，且必須在規定的時間內完成，否則可能會導致嚴重后果。試想一下，在工業流水線上，某個環節規定需要在2毫秒內完成，如果該環節某次的執行時間超過了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的具有更強實時計算能力的操作系統呢？在技術實現上，目前有三種主流方案：

一、裸多內核方案。該方案開發和部署的工作量小，性能好，在異構多核系統、電力等行業有成熟應用；但其靈活性較差（CPU/Memory等硬件資源靜態劃分、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、統一RTOS內核方案。該方案能混合運行實時任務和常規任務，但其性能、安全性也強依賴Kernel的具體實現，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，該方案行業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)有大規模的應用，其開發和部署的工作量小，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。

經過行業和市場調研，深開鴻最終選擇了基于虛擬化的多內核方案，并基于嵌入式系統的虛擬化工具Jailhouse作為實時Hypervisor實現硬件輔助虛擬化。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，承擔整個系統的管理者角色，將RTOS作為nonroot cell，提供實時計算的運行環境，讓實時計算能力作為 OpenHarmony的一個子系統。

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的操作系統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有明顯優勢，這正是實時計算需要的確定性。

目前，KaihongOS已經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，機器人可以實現動作控制、AI、導航等能力。

未來，KaihongOS將在系統易用性和可靠性上持續優化：（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：聯合openEuler MICA 融合多種混合部署技術）實現更易用；（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、全棧協同”、“原生智能、場景體驗”和“極簡開發、多端部署”四大技術架構特征，提供了人機交互、人工智能、分布式協同等能力，為各行各業定制構建行業操作系統提供了數字底座，為實現萬物智聯世界提供了有效途徑。

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審核編輯 黃宇