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”在深圳福田區綠景錦江酒店舉辦。英特爾開源研發中心的James Wu在會上做了《小身材大能耐A Big Little Hypervisor for Software Defined Cockpit》的主題演講。

英特爾開源研發中心 James Wu

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

我將從四個方面進行介紹：

項目介紹

整體架構

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域融合的趨勢，SOC的計算能力和應用的快速增長，帶來了將多種應用融合在一起的問題。胡博士提到的硬件融合中，虛擬化技術很關鍵。

虛擬化并不新鮮，從90年代開始，在服務器、數據中心、臺式機應用方面就已出現虛擬化。在開源的軟件里，有KVM這樣的項目正在開展，從商業層面來講，在這個領域中有許多出色的公司。

來源：英特爾

虛擬化經過十幾年的發展，目前已比較成熟，但在嵌入式車載或者IOT領域，虛擬化卻遇到一些挑戰。這些挑戰我歸納總結為三個方面：

多種操作系統的支持。在數據中心或者云端，操作系統的支持相對比較簡單，但在嵌入式方面，操作系統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，傳統的虛擬化所需要處理的共享主要是CPU、內存和存儲，最多的是網絡。車載領域我們看到有圖象處理的共享，它與攝像頭相關，以及音頻資源的外設共享，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用場景里非常重要，包括一些實質性的要求，以及計算能力和處理能力的要求。而操作系統如何在同一個虛擬化的平臺上完成這些不同的要求，是全新的挑戰。

來源：英特爾

目前虛擬化發展的現狀是，在數據中心虛擬化方面已經有了很多年的積累，不管是開源方案或是商業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作為一個虛擬化方案必須依附于Linux，但卻占據了Linux非常巨大的代碼量。功能安全認證，從現實性和可靠性上講都有很大的問題。

對嵌入式開發的工程師來講，基于數據中心的虛擬化方案，的確有很多不便，因為它必須要兼顧到數據中心的應用場景，而對嵌入式場景基本沒有太多的考慮。嵌入式和車載應用有很多先行者，比如QNX這樣業界領先的商業虛擬化方案公司，但我們始終沒有看到一個專門的開源方案。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目，它并不是定位在一個產品化的方案上。

ACRN項目簡介

ACRN希望能提供比較成熟、穩定的基礎虛擬化技術開源方案，也希望得到合作伙伴的支持，能夠在真正的產品化項目中落地。那么開源有什么好處？我總結了三個優勢：

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

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

通過開源平臺鼓勵創新。汽車行業是快速發展的行業，進入一個新的時代后，很多應用場景可能是芯片廠商在當下想象不到的。而有了開源平臺，大家可以非常方便的試用，進行嘗試，做很多POC（概念驗證）的工作，同時也方便芯片廠商了解新需求和行業發展方向，促進新應用場景的產生。這對芯片廠商、虛擬化方案商、一級供應商，乃至整個市場都是有利的。

ACRN是今年3月在北美的嵌入式大會上正式宣布的，英特爾希望它是真正開源且完全中立的項目。盡管ACRN由英特爾貢獻，但它是屬于Linux基金會的項目，并由Linux基金會管理。雖然當前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，以產生更大的影響力。

來源：英特爾

ACRN技術開發的方向和定位

首先ACRN是為嵌入式和車載應用量身定制的虛擬化方案，追求靈活性、輕量級，我們對代碼量有嚴格控制，差不多控制在25K，25000行代碼左右。代碼量小，在做實時性、穩定性和功能安全的認證時就會比較方便。ACRN從設計開始就考慮了功能安全的要求和實時性要求，在開源社區里我們也在推動符合功能安全認證的開發模式，我們會公開所有設計文檔，并尋求開發模式中每行代碼的可追溯性。為了優化嵌入開發，無論是開發平臺的選擇還是整個設計的平衡都是偏向嵌入式和IOT開發。

其次是實時性，我們在設計之初就有考慮硬件終端的實時性，包括快速啟動，我相信這在車載領域非常重要。另外我們在I/O方面也有很多的考慮，因為這和云端不一樣，在嵌入端I/O是多種多樣的，我們采用業界標準的方式。為了實現小身材，我們把I/O的設計放在一個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，我們就會加入對Windows的支持，ACRN將來是可以支持多種OS和多種接口的，因為它的運行模式是中立的模式。

ACRN是針對車載的技術方案。它直接跑在芯片上，有Service OS的概念，這個概念是為了把I/O設備支持單獨拿出來放在OS里，現在開源的Service OS是基于Linux的。在車載領域有很多I/O資源的共享，下圖是具體落實下來后可能的架構。

來源：英特爾

Service OS會把儀表盤做在里面，ADAS的顯示功能做在ADAS的VM里，Android、中控和后臺都有單獨的虛擬機。從I/O的延遲來講，實時性能不是最好，因為I/O訪問要經過Service OS。

來源：英特爾

針對一些實時應用我們有另外一套架構，這套架構是沒有Service OS的，而沒有Service OS，I/O共享就受限制。I/O共享和實時性存在一定的矛盾，所以在這個架構里，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OS，有些屬于另外一個OS。

ACRN項目現狀

來源：英特爾

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

可以購買到的兩個硬件平臺是NUC和UP2，歡迎大家貢獻更多的平臺支持，我們和ARM也在討論，希望他們加入到項目中提供ARM平臺支持，當然英特爾也會提供自己的平臺。我們最終的目標是全部的設計文檔都放到開源社區，大家可以共享。

目前開源方面已經有了很多支持，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I/O的支持，包括網絡、存儲、I/O的共享支持都已實現，下一步還會把圖形處理、對音頻的支持也加在里面。我們每周都會有一次技術會議、電話會議，開放給所有的社區參與者，主要是介紹它的設計、討論技術方案等。

ACRN項目完全是由英特爾中國來做，從架構設計到整個管理團隊，工程師都是在上海和北京，這也是為了給國內的合作伙伴創造更好的合作機會。6月14日我們在上海舉行了第一次社區見面會，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的大會上還有一個beta版會宣布，我相信到時會有更多的功能加入進來。

來源：英特爾

關于管理方式原則

剛才提到ACRN項目是中立的開源項目，和Google的Android不一樣，不會按照Google的套路走。ACRN是完全開放、完全透明的，開發完全在社區里進行，不隱藏任何東西，我們希望其他公司參與進來。英特爾中國團隊在2003年就參與了KVM，我們希望采用KVM這樣的開發模式。另外為了方便商業方案提供商，軟件授權是非常寬松的，是BSD的，所以它并不強行要求你把代碼貢獻回來，但是我們希望合作伙伴能夠把技術代碼給貢獻回來，當然你也可以有所保留。

來源：英特爾

我們希望有更多的業界合作伙伴加入之后建立Linux Foundation的結構，并不希望某個公司超過50%。投票權是基于大家在社區的代碼貢獻而定，這是整個項目的運行模式。

再一次的歡迎大家加入這個新的項目，特別是在車載領域，我相信融合是一個大趨勢，但融合會遇到一些挑戰，而我們希望通過開源項目能夠降低門檻和成本，同時激發更多的創新。

提問環節

提問：我有兩個問題請教，第一，我們知道英特爾在虛擬化技術方面是很擅長的，有很多在硬件上的技術，如果我們用Hypervisor，不是英特爾的硬件，是不是能夠充分發揮它在虛擬化方面的優勢？另外后續你們會不會基于其他的硬件進行研發？

第二，因為Hypervisor在汽車領域比較新，大家不是特別擔心它能否實現，而是更擔心它能否產品化，我想請問，您對開源的Hypervisor是否能產品化有什么看法？

James Wu：非常好的問題，我先回答第二個問題，因為產品化有一定的難度，所以我們才來做開源，希望能降低整個業界關于融合和Hypervisor虛擬化的門檻。英特爾內部投了很多資源在上面，我們有很多工程師在上面做開發，同時希望業界能加入進來，降低整個門檻。

我們看到服務器領域、數據中心領域剛開始做虛擬化的時候也是有比較高的門檻，但因為KVM等一些開源項目，到現在已經不再是很困難的事情了。同時這并沒有消除商業化方案的空間，很多強大的公司會提供他們的增值領域，我覺得產品化就是ACRN項目的出發點。我們做的時候非常注重產品化，并且有更多的測試用例、測試控制會加入到項目中，也希望大家能貢獻各自的力量，一起把這個事情做好。

關于硬件平臺，ACRN是中立的，對于英特爾來說，我們的工程師不太可能直接開發針對ARM的支持，但是我們正在和ARM談，對于ACRN團隊來說，我們非常愿意看到ARM以及其他的廠商加入進來。

從設計的角度來看，我們一開始就會考慮到對ARM平臺支持。不讓ARM平臺加進來，這不現實。從芯片功能的角度來看，英特爾以前一直做數據中心和云，虛擬化功能在芯片里面比較強大，同時ARM不斷努力，也要進云端，包括AMD很多芯片廠商都有類似的技術。我相信虛擬化平臺將來肯定會落在每個架構上，英特爾愿意成為社區的成員，把這個餅做大，把融合的事情做大，這是英特爾的出發點。