Arm 框架肯定了基于云的汽车开发的趋势

Arm于 9 月 15 日宣布了其 SOAFEE（嵌入式边缘的可扩展开放架构）软件框架项目。其他公司也参与其中，预计还会有更多公司加入。Arm 将 SOAFEE 定义为实时运行且具有安全意识的开放软件架构和参考软件实现。

该软件架构使云技术能够与汽车功能安全和实时要求相结合。SOAFEE 原型设计和早期开发正在进行中。

这是 Arm 的一个绝妙之举，而且很有可能成功。SOAFEE 利用了汽车软件开发的许多增长趋势，包括使用云平台以及相关技术和生态系统。SOAFEE 还可以从汽车对软件即服务 (SaaS) 不断增长的需求中受益。

下表总结了 Arm SOAFEE 项目。

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SOAFEE解释

开源参考项目是用于云软件开发的软件框架，部署为嵌入式汽车代码。

SOAFEE 的目标是利用云原生开发的优势来解决汽车复杂性的挑战和限制，例如功能安全和实时控制。云原生包括许多技术、工作流程和设计策略，可以改进汽车软件的开发、部署和更新——从生产到车辆生命周期。

SOAFEE 还利用了两个较早的 Arm 计划——Project Cassini 和 Arm SystemReady。Project Cassini 是一项开放、协作、基于标准的计划，旨在跨 Arm 的边缘生态系统提供云原生软件。Project Cassini 利用各种基于 Arm 的平台为边缘应用程序创建安全基础。

SystemReady 是一个基于一组硬件和固件标准的合规认证计划。这些标准包括基本系统架构和基本启动要求规范以及特定于市场的补充。

一个特别兴趣小组已经启动，但到目前为止还没有可用的网站。已经支持 SOAFEE 的 20 家公司是 SIG 成员，预计还会有更多公司加入。

云原生

SOAFEE基于Arm平台开发汽车软件具有多重优势，加速汽车软件开发和部署的云原生技术。

跨基于 Arm 的硬件和软件平台的软件可移植性将会增加。由于更好的开发工具，软件质量也有望提高。代码数量也应该基于更快的开发时间和更低的成本而增长。

许多优势都基于 SOAFE 使用的技术，总结如下。软件容器是实现许多 SOAFEE 优势的关键技术。

云原生技术已成功用于云软件开发，是 SOAFEE 框架的核心。这些技术是软件容器、微服务架构、编排器和 DevOps。以下是 Arm白皮书的摘要，解释了其 SOAFEE 方法。

容器技术对于汽车软件来说可能是最重要的。与运输集装箱的类比是有用的：运输集装箱在运输过程中将内容物与其他货物隔离，保护内容物免受天气和盗窃。

软件容器包括应用程序代码、配置文件、库和运行应用程序所需的依赖项。可以将容器视为可以移植到其他系统的虚拟化应用程序。但是，容器与特定的操作系统及其硬件和软件功能相关联。

软件容器在云部署和数据中心中运行良好。SOAFEE 使用与部署在汽车 ECU 中的相同技术进行云开发。

顾名思义，微服务是一种面向服务的架构方法，其中应用程序构建为小型独立服务单元的集合。软件工程方法侧重于将应用程序划分为具有良好定义接口的单功能模块。在云原生部署中，微服务封装在容器中。这使微服务能够在定义的容器运行时环境中执行，并且可以由编排器管理和监控部署。

微服务被定义为松耦合，因为对一项服务的更改不应影响另一项服务的性能。这意味着微服务可以独立于系统的其余部分进行测试。该结构允许在对完全组合的系统进行集成测试之前对复杂的系统进行划分，以测试单个服务。

编排器是云原生生态系统的重要组成部分，负责管理基于微服务的应用程序的配置、部署和监控。编排器使用多个标准接口：

编排器和容器运行时之间的容器运行时接口；

容器网络接口，用于配置和控制网络、防火墙和其他组件的标准；

容器存储接口，用于暴露容器实例可用的存储；和

启用对容器内系统资源的托管访问的设备插件。

编排器使用这些接口通过启用微服务之间的通信和访问正确操作所需的数据来管理复杂的应用程序部署。

有几个编排器选项，Kubernetes 成为默认的行业标准。Kubernetes 也称为 K8s，是一种开源编排器，用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序。轻量级 Kubernetes 或 K3 占用空间更小，更适合嵌入式和资源受限的环境。

云原生的工作流方面称为 DevOps，开发工作流与部署操作相结合。以定义和管理的方式结合这两个学科可以简化应用程序的开发、部署和持续改进。

DevOps 对于在车辆生命周期内管理汽车软件特别有用，包括网络安全、无线错误修复和功能软件更新以及越来越多的 SaaS。

云原生增强

SOAFEE 利用云原生框架从最佳实践和标准中受益。但是，汽车软件需要增强云原生技术。其中包括使用混合应用程序和实时处理器（包括一系列加速器）的异构计算架构部署 ECU 的能力。

通过工作组，Arm 及其合作伙伴旨在了解云原生技术的当前差距，并与相关标准机构合作。合作将有助于弥合差距，使云原生框架能够应用于汽车领域。

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由于汽车软件的安全性和实时性要求，最需要增强编排器。增强示例包括 I/O 带宽和保证执行时间。编排器还必须能够表达汽车软件的额外运行时要求。

下一步是增强容器运行时间以满足汽车需求。首选路径是使用虚拟化容器运行时。SOAFEE 开发人员正在与 Open Container Initiative 标准机构合作来实现容器运行时增强功能。

DevOps 增强必须针对汽车测试和验证，从云活动到实验室开发再到车载试驾。用于 CI/CD 或持续集成/持续开发的云原生技术也将过渡到汽车软件以提供额外的功能。

SOAFEE 的一个关键价值主张是汽车软件平台和应用程序的可移植性和重用性。为了实现可移植性，需要对加速器和高带宽 IO 设备进行增强。功能安全和实时能力也是其中的一部分。

VirtIO 是一个标准化接口，允许虚拟机访问简化的“虚拟”设备。SOAFEE 正在探索 VirtIO 如何提供帮助。

这些针对汽车应用程序的云原生增强功能仍在进行中。

可用性

SOAFEE 参考软件堆栈的初始版本现已推出，支持云原生汽车软件的开发。SOAFEE 参考软件可以在这里下载。

要使用 SOAFEE 软件框架，开发人员需要一个参考硬件平台。凌华科技提供两个平台。用于实验室开发的系统可用于 32 核 Ampere Altra SoC。坚固的参考硬件平台也可用于使用 80 核 Ampere Altra SoC 的车载测试。

参考硬件和软件框架支持开发和测试用于驾驶舱、ADAS、AV 和动力系统应用的基于 SOAFEE 的 ECU。

Arm 将需要更多的硬件和软件组件来构建强大的云生态系统和配套的嵌入式汽车产品。这需要时间，但 Arm 已经取得了良好的开端。

SOAFEE 竞赛

Arm 的 SOAFEE 战略很可能会成功，但仍有竞争空间。

许多公司已经采用云平台来开发汽车软件。如果生态系统按预期发展，这些进入者很可能会随着时间的推移转向 SOAFEE。因此，它们不太可能成为直接竞争对手。

领先的处理器平台公司可能是竞争对手，尤其是英特尔公司。Nvidia 可以利用 SOAFEE，即使其对 Arm 的收购提议没有成功。我在 PC 行业的经验表明，与 SOAFEE 竞争的机会很短。

为什么？因为 Arm 处理器在所有 ECU 领域都占主导地位。一旦拥有与 Arm 兼容的系统和软件的大型 OEM、一级供应商和主要芯片制造商开始使用 SOAFEE，这场战斗就会取得胜利。这可能会在大约两年内发生，使 SOAFEE 成为事实上的标准。

底线

汽车软件行业在开发新的应用程序和系统软件时已经转向云软件平台。SOAFEE 添加了用于 IT 和云应用程序的功能，但具有车辆部署所需的特定功能。

SOAFEE 将为云开发添加实时操作和安全功能，并为部署在 ECU 中的嵌入式软件平台添加等效功能——在车辆的整个生命周期内。

Arm 将 SOAFEE 定位为汽车云原生软件开发的事实标准。

SOAFEE 并没有为 Arm 创造新的收入——至少现在还没有。然而，它增加了处理器竞争对手在汽车市场的进入壁垒——这个壁垒已经相当高了。

虽然我相信 Arm 的战略会成功，但 SOAFEE 将如何影响汽车软件业务和供应链的各个部分仍然存在许多问题。

审核编辑 黄昊宇