序言:
国科础石已于2月针对其操作系统产品——础光Linux进行开源,并发布了整体操作系统产品的开源战略。在此背景下,本文将介绍础光Linux的优化举措以及测试性能,让你们进一步了解该系统优化后的性能优势,并针对下一步优化方向提出了规划。
先从操作系统领域的行业现况说起;
按照汽标委2019年10月发布的《车用操作系统标准体系》对车用操作系统的定义,础光Linux属于“智能驾驶操作系统”。
图:车用操作系统分类
车控操作系统分为安全车控操作系统和智能驾驶操作系统
车载操作系统主要面向信息娱乐和智能座舱,主要应用于车机中控系统,对于安全性和可靠性的要求处于中等水平,该类操作系统发展迅速,依托于该类操作系统的生态也处于迅速发展时期。
包含础光Linux在内的础光系列操作系统定位于安全车控操作系统以及智能驾驶操作系统。旨在于构筑强实时性、高可靠的车辆之魂。
图:础光操作系统产品矩阵图
包含础光Linux在内的础光系列操作系统定位于安全车控操作系统以及智能驾驶操作系统。旨在于塑造强实时性、高可靠的车辆之魂。
在软件定义车辆时代,操作系统是手动驾驶车辆的核心技术,作为软件构架的一种,设计搭建高质量的车控操作系统构架对手动驾驶车辆的快速发展具有重要影响。快速变化的需求、智能化持续迭代、车载硬件和软件系统复杂程度的提高对车控操作系统的性能、可扩充性、易用性、系统可靠性提出了严峻的挑战。
针对智能车辆构架,车控操作系统运行基础是异构、分布式估算平台,既具有安全车控操作系统的功能和特性,还能否提供高性能、高可靠的传感、分布式通讯、自动驾驶通用框架等模块以支持手动驾驶感知、规划、决策、控制与执行的共性实现。
图:车控操作系统参考构架
而目前诸多的实时性嵌入式操作系统中,基于Linux的嵌入式操作系统,因为其源代码开放、系统稳定等特点,使其日渐遭到人们的欢迎。但Linux是作为服务器操作系统而设计,重视性能和吞吐量,而车载场景中的操作系统更在乎实时性。与实时性直接相关的就是代码执行流程中的各类不确定性。因而,须要找寻Linux中的不确定性流程并加以改进,将Linux改导致强实时性的嵌入式操作系统,具有特别高的现实意义。
因此国科础石勤于塑造了础光Linux系统,遵守开源合同并加入openSDV社区,基于Linux的实时性提高、支持云原生及主流车载芯片;通过承继Linux的良好的软硬件生态,对NPU/GPU/Cuda等加速硬件无缝衔接,节约厂商大量的适配和移植成本,可为顾客提供常年技术支持服务。
础光Linux在提高性能方面,做了什么工作?
图:标准内核测试环境系统负载
图:占领式内核测试环境系统负载
图:实时内核测试环境系统负载
图:实时+隔离优化内核测试环境系统负载
注:图片中纵座标为比率,横座标为资源监控取值数目
cpu_util:cpu平均借助率
mem_util:显存平均借助率
io_util:c盘io平均借助率
if_util:网路带宽借助率
最终,经过实时性降低优化的础石Linux达到100us的实时性,处于业界领先水平:
优化举措
标准内核5.10
PhotonLinux
不加实时补丁linux操作系统下载,只打开占据
59000
4000
加入实时补丁
1700
1500
实时性提高优化
200
100
2.2功能安全提高
但从行业现况角度剖析,主机厂又对Linux有比较强烈的需求,这么针对Linux进行功能安全提高,以满足车辆功能安全标准,已成为业界一大课题。
我们可以看见业界的一些有益尝试,比如:redhat创立了相关的研制小组,希望对Linux操作系统代码进行ASIL-B级别的功能安全认证。
而础光Linux则按照ISO26262规范要求,对系统进行安全提高。通过在调度、中断、内存、IO等各大内核关键模块中添加功能安全组件,并对应用程序提供安全插口的方法,帮助主机厂从整体构架上尽量符合ISO26262规范要求。
础光功能安全提高组件会以础光Linux的扩充组件的方式存在,部份功能安全提高功能后续会在社区开源。目前什么叫操作系统,相关功能依然在研制过程中,并会在明年相继发布。
2.3稳定性提高
在稳定性方面,础光Linux集成了大量有助于稳定性的补丁,如:
以上组件均有较大可能会在车载系统中用到,除了有助于提升产品质量更能极大降低故障率和修补代价。
础光Linux配套更高精度的实时性评测工具红帽linux系统下载,支持关键实时性指标的精确测度什么叫操作系统,数据可视化,并能提供各种异常延后堆栈信息,提供调优根据,评测方式和结果可由第三方复现,具体功能包括:
础光Linux配套用于实时常态化的对操作系统和应用程序的性能、稳定性、业务异常发抖等问题进行根因确诊,可提早发觉系统中的Corner-Case,也可帮助用户提早发觉业务应用程序异常。具体功能包括:
基于础石在可观测性领域的常年实践成果,础光Linux将一部份具有实用价值的成熟工具加入内核,作为础光Linux的原生特点,便于最大程度地彰显础光Linux在各方面的性能提高。具体功能包括:
2.5丰富的车载芯片支持
目前早已支持英伟达orin,黑芝麻a1000等芯片,紫光展锐,瑞芯微,芯驰等正在适配中,也计划与更多厂家举办合作,如地平线,飞腾等。上述相关车载芯片支持BSP也会相继开放源代码。
础光Linux产品的未来规划
面对当下Linux生态下手动驾驶场景对安全性、稳定性以及性能效率的苛刻标准,国科础石将在产品端持续完成通用实时性优化,如显存与调度层面,并依照具体车载场景(如手动驾驶)进行特定实时性优化;实现快速域间通讯,同时,也将兼容更多车载平台。
面对当下Linux操作系统版本混乱、缺少技术支持等痛点,础光Linux也会通过开源的形式,贡献自身专家团队开发的操作系统,持续为开发者提供技术支持。
牵手行业,共同构建一套标准化的、可应用于手动驾驶场景的Linux操作系统。
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