SOA对整车EE架构的挑战

SOASOA 对整车对整车 EEEE 架构的挑战架构的挑战 前前言言 随着汽车朝着 “新四化”的趋势发展，客户对车辆功能的心里预期也 悄然发生着改变。汽车在迈向更高等级自动驾驶的同时，也更加注 重提升用户体验，例如快速的功能更新和软件迭代升级，提供个性 化、人性化、差异化的功能与服务等，而这一切都是传统汽车电子 架构所不能实现的。面向服务的软件架构SOA 以其标准化的服务接 口、松耦合的服务机制以及可组合扩展的服务特性，为实现“软件定 义汽车”夯实了框架基础。 SOASOA 是什么是什么 在 IT 行业，如果要建立一个中文社区平台，这个社区平台既有PC 网 页版，也有 Android 或者 IOS 版，获取热榜列表，那么程序员绝不会 为这三个平台分别写三种Api，而是以服务的形式，用同样一个接口 为三个平台提供同样的内容，至于以什么样的UI 展示，是各自平台要 考虑的事情。这就是SOA 架构思想的一种应用。 SOAService Oriented Architecture面向服务的架构，是1996 年 Gartner 提出 SOA 概念，SOA 被提出来以后，迅速成为IT 行业的一 种软件开发方法论。许多组织从不同角度对SOA 进行了描述 Gartner 对 SOA 的定义 SOA 是一种 C/S 架构的软件设计方法，应用 由服务和服务使用者组成， SOA 与大多数通用的 C/S 架构模型不同之 处在于它着重强调家构建的松散耦合，并使用独立的标准接口；- W3C 对 SOA 的定义 SOA 是一种应用程序架构，在这种架构中，所 有功能都定义为独立的服务，这些服务带有定义明确的可调用接口， 能够以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程； Wikipedia 对 SOA 的定义 SOA 是一种软件的设计风格，应用程序组 件通过网络通信协议，将服务提供给其他组件；SOA 的基本原则是独 立于供应商，产品和技术； 由上可以看出， SOA 并没有一个大家公认的定义但是SOA 的目标 及其特性却是清晰明了的。 SOA 的目的是一种以构建灵活可变的平台 系统，SOA 具有服务间 松耦合，无状态、无依赖；服务内高内聚且 完整，可复用、可灵活重组；服务通信标准化等特点。 SOA 里面涉及服务，接口、相关角色等概念。 服务指的是实现某种功能的函数或方法，是一个可远程访问并独立执 行和更新的离散功能单元； 接口能够被其他模块调用的函数名称或一个封装的API； 在 SOA 中分为服务提供者（实现服务功能（包含控制算法、功能逻 辑）的那一方）、服务消费者（使用服务接口，调用服务的那一 方）、服务注册方 /代理方（实现服务的注册 /订阅/发布等）三种不同 的角色。 在 SOA 实际应用中，首先会将业务拆分成不同的业务模块，每个模块 可以理解成一个服务，服务之间通过标准的接口交互，通过服务和服 务接口，简化了对系统的描述，降低复杂性，若服务接口不变，一个 服务发生变化，不影响其他服务，若服务接口变化，可以通过版本管 理向后兼容，提高软件的重用性和扩展性； 整车整车 SOASOA 的优势的优势 2. 2. 1 1 为为什什么么要要在在汽汽车上车上 实实施施 S SO OA A 架架构构 车辆内部控制器通过传统总线连接，从而实现通信交互，但是信号的 收发关系和路由信息通常是静态的、不可再更改的，如果后期突然新 增节点，这个新 “朋友”怎样从其他节点获得所需信息呢 OTA 是目前解决车辆在线升级，持续提高用户用车体验的好方法，但 OTA 仅仅是途径，车辆的电子电气架构和软件设计架构能否支持得起 功能更新呢如果一个新增功能的实现，与车辆原有的系统架构、驱 动方式甚至通信方式不匹配，甚至相冲突，那么应该怎样解决呢 汽车在不久的将来会在互联网、物联网、能源物联网中都占有重要的 地位，那么汽车必须具备开放性、网联性甚至自主性和自进化性，自 动驾驶、 V2X、边缘计算都是目之可见的应用场景，电子电气架构和 软件平台架构在面对这样需求的时候，应如何处理 为了解决上面的问题，我们需要一个功能可扩展性强，软硬件松散耦 合，标准化接口，支持异构系统集成的电子架构，SOA 正好符合上面 的要求 2. 2. 2 2 如如何何实实现现整整车车 S SO OA A 汽车 EEA 的发展使 SOA 具备了初步的应用条件。所谓分布式EEA， 可以理解为汽车电气系统的软硬件资源和能力是分散的，分散在不同 的供应商手中。 ECU 的软硬件开发全部由供应商完成，整车厂主要负 责提出设计需求和测试验证。分布式EEA 导致的 ECU 软硬件资源和 能力的浪费是显而易见的。不同的供应商负责不同的ECU 开发，整车 数十个 ECU 分别负责实现特定的软硬件功能，然后通过硬线信号或者 网络信号进行交互，这种信息交互方式也被称为面向信号的通信。集 中式 EEA 引入域控制器 DCU 概念，其芯片算力、操作系统以及软件 架构可以满足业务需求与硬件资源解耦的需求，即有能力通过一套基 础软件框架去实现 SOA 的设计思想，从而将底层的硬件资源具备的能 力抽象为一种服务供外部使用，并能够支持一系列的服务管理功能 （服务定位、服务发现，服务调用等）。 2. 2. 3 3 整整车车 S SO OA A 优优势势 应用服务化各个域将自己所能的提供服务公开化后，才能实现不同 域之间的开发与融合，使智能汽车成为可能； 服务部署灵活 SOA 的一个基础，就是 “服务发现 ”机制，即给每个服 务分配一个 “全局名称 ”，通过这个名称就可以直接找到对应的服务， 就好比我们上网时用的 “网址” 。基于这个特性，在整车生命周期内， 不同的车型配置可做不同的服务部署，对代码几乎可以不用改动； 软件更新灵活 SOA 的松耦合特性，可以将功能更新与变更限制在更 小的范围内。当硬件架构需要调整，减少复杂功能涉及的ECU 数量， 当软件架构需要更新，一个功能改变只需要更新/升级部分软件； 通信带宽优势明显 SOA 基于以太网通讯，在传输速度上相对CAN 等传统网络占据绝对优势； 信息更安全 CAN 采用 MAC 和 SecOC 等明文传输，加密等级不高， 而 SOA 通信可以借助强大的以太网加密方案，还可以不断迭代扩展 的； 与现有的互联网生态融合更方便SOA 的发布-订阅机制以及服务功 能独立不重叠，是和互联网SOA 及微服务高度契合的，为后续开发更 多运用提供无限可能。 SOASOA 对对 E/EE/E 挑战挑战 3. 3. 1 1 从从功功能能定定义义到到服务服务 的的拆拆分分 相对于功能分解采用的面向过程开发方法，SOA 软件架构开发使用 “用例驱动的开发方法 ”和“面向服务的分析方法 ”。用例驱动的开发方 法是指从用户的角度而非开发人员的角度考虑功能需求和系统实现， 由用例的开发活动，可以建立需求和系统功能之间清晰的追溯关系， 更好的应对快速迭代更新。面向服务的分析方法则是以业务为中心， 在由用例分析得到的系统功能需求的基础之上，对于业务逻辑进行抽 象和封装，从业务角度寻找候选服务（Service Candidate），从架构 角度强调服务的重用性（