XEN और ऑटोमोटिव का भविष्य: कैसे एक ओपन-सोर्स हाइपरवाइजर वाणिज्यिक ऑटोमोटिव समाधान के लिए एक प्रतियोगी बन जाता है

यह दो-भाग की कहानी है - ऑटोमोटिव विकास के एक नए दौर के बारे में। सबसे पहले, EPAM में एलेक्स Agizim, CTO ऑटोमोटिव और एंबेडेड सिस्टम , एक कार कंप्यूटर में वर्चुअलाइजेशन के बारे में बात करता है। और यह भी कि कैसे और क्यों ओपन-सोर्स एक्सईएन हाइपरवाइजर मोटर वाहन उद्योग के लिए वाणिज्यिक समाधान के लिए एक पूर्ण प्रतियोगी बन सकता है।



मुझे आपको तुरंत चेतावनी देनी चाहिए - मैं पाठक में कोड और इंजीनियरिंग विवरण के टुकड़े नहीं फेंकूंगा। यहां हम वैश्विक चीजों के बारे में बात करेंगे जो हमें लगता है कि अगले 2-4 वर्षों में मोटर वाहन उद्योग को बदल देगा। ठीक 12 साल पहले, एंड्रॉइड और ऐप्पल आईओएस के आगमन के साथ मोबाइल फोन हमेशा के लिए बदल गए हैं।

ईपीएएम ऑटोमोटिव में, हम दो बड़े ब्लॉकों पर ध्यान केंद्रित करते हैं: वर्चुअलाइजेशन और कार के लिए सीधे सेवाएं तैनात करने के लिए क्लाउड प्लेटफॉर्म। यह कहानी पहले की है।

दो दृष्टिकोण

यदि आप ऑटोमोटिव थीम का अनुसरण करते हैं, तो आपने संभवतः देखा कि Google अपने Android Auto OS के साथ infotainment के विषय को कितनी सक्रियता से विकसित करता है। पिछले साल के अंत से, कंपनी ने कार में एंड्रॉइड ऑटो ओएस को एकीकृत करने के लिए वाहन निर्माताओं के साथ कई रणनीतिक साझेदारी की है।

लेकिन निर्माताओं को अभी भी चिंता है। मुख्य कारण सुरक्षा है। आधुनिक और भविष्य की कारों में, इन्फोटेनमेंट क्लस्टर और इंस्ट्रूमेंटल क्लस्टर, जिसमें "महत्वपूर्ण" डिवाइस और संकेतक होते हैं, एक हो जाते हैं और समान संसाधनों का उपयोग करते हैं। भौतिक तीरों और संकेतकों ने चित्रित लोगों को रास्ता दिया। हालांकि, ड्राइवर को सही स्पीड रीडिंग, फ्यूल लेवल, ब्रेक सिस्टम कंडीशन, इंजन कोई फर्क नहीं पड़ता। अगर स्क्रीन अचानक फ्रीज हो जाए और रिबूट की आवश्यकता हो तो यह अस्वीकार्य है। और एंड्रॉइड स्मार्टफोन के अनुभव से, हम जानते हैं कि यह पूरी तरह से संभव है।

कार निर्माता इस समस्या को हल करते हैं: वे दो या अधिक कंप्यूटर लगाते हैं। उदाहरण के लिए, पहले संपूर्ण डैशबोर्ड को प्रस्तुत करने और बनाए रखने में लगा हुआ है। दूसरे में, एंड्रॉइड ऑटो ओएस चलता है और नेविगेशन, संगीत, एप्लिकेशन आदि दिखाता है।

इस विकल्प के कई नुकसान हैं। सबसे पहले, कई कंप्यूटर अभी भी एक से अधिक महंगे हैं। दूसरे, कार्यान्वयन जटिल है: आपको एंड्रॉइड भाग और इंस्ट्रूमेंटल क्लस्टर, स्थिरता और कई अन्य पहलुओं के बीच सूचनाओं के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करने की आवश्यकता है।

एक अन्य विकल्प क्लाउड के उदाहरण के बाद हाइपरविजर का उपयोग करके वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करना है। ऑटोमोटिव कंप्यूटर में आधुनिक माइक्रोप्रोसेसरों की शक्ति और क्षमताएं काफी पर्याप्त हैं। कम से कम दो स्क्रीन कंप्यूटर से जुड़े होते हैं। Android के लिए एक infotainment है। दूसरा डैशबोर्ड रखरखाव के लिए है। दो ऑपरेटिंग सिस्टम पृथक आभासी मशीनों में चलते हैं। यहां तक ​​कि अगर एंड्रॉइड "थक गया" और दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है, तो केवल वर्चुअल मशीन जिसमें वह चलता है रिबूट होगा।

इस तरह के समेकन के साथ, हम एक कंप्यूटर पर काम कर सकते हैं और एकीकरण को बहुत आसान बना सकते हैं। लेकिन यहां बारीकियां हैं।

कार के हाइपरवाइजर

डेटा सेंटर में, हाइपरविज़र केवल प्रोसेसर, मेमोरी और स्टोरेज को अलग-अलग वर्चुअल मशीनों के बीच स्लाइस करने से संबंधित है। वह यह भी सुनिश्चित करता है कि "वर्चुअल गर्ल्स" एक-दूसरे के स्पेस में न चढ़ें। इसके अलावा, उन सभी के पास सेवाओं का एक ही सेट है जो उन्हें सर्वर प्लेटफॉर्म से प्राप्त होता है।

ऑटोमोबाइल कंप्यूटर में, सीपीयू, रैम और स्टोरेज के अलावा, विशिष्ट कार्यों के लिए अलग-अलग कॉपीराइट हैं। उदाहरण के लिए, वही जीपीयू जो एंड्रॉइड और डैशबोर्ड की आवश्यकता है। इसका मतलब यह है कि हाइपरविजर का काम दोनों ऑपरेटिंग सिस्टम को कॉपर्सोसेसर्स का उपयोग करने का अवसर प्रदान करना है। इसके अलावा, सुनिश्चित करें कि एंड्रॉइड कुछ अवैध कमांड या सॉफ़्टवेयर त्रुटि के साथ कॉपीप्रोसेसर को प्लग नहीं करता है।

यह एक कार्यात्मक सुरक्षा आवश्यकता है - इंस्ट्रूमेंटल क्लस्टर को किसी भी Android नृत्यों की परवाह किए बिना काम करना चाहिए। इसलिए, हाइपरविजर को पर्याप्त रूप से उन्नत होना चाहिए और विशेष तंत्र होना चाहिए जिसके द्वारा पूर्ण अलगाव सुनिश्चित किया जाता है।

हार्डवेयर का अलगाव पहले से ही आधुनिक प्रोसेसर द्वारा प्रदान किया जाता है। हम सॉफ्टवेयर के हिस्से का ध्यान रखते हैं। अर्थात्, हम ओपन-सोर्स एक्सईएन हाइपरवाइजर को संशोधित कर रहे हैं ताकि यह पर्यावरण की सभी बारीकियों को ध्यान में रखते हुए कार में काम कर सके। इसमें, हमने निम्नलिखित ब्लॉक प्रदान किए हैं।

1. इन्फोटेनमेंट और डैशबोर्ड चलाने वाली आभासी मशीनों का पूर्ण अलगाव

सबसे पहले, कंप्यूटर में बहुत सारे परिधीय, बटन, एक टचस्क्रीन नेटवर्क, आदि हैं ... बाह्य उपकरणों का वर्चुअलाइजेशन पहले से ही ड्राइवरों के एक सेट द्वारा समर्थित है।



दूसरे, हम GPU और coprocessors को वर्चुअलाइज करते हैं। यदि वर्चुअल मशीन में से एक सिस्टम में किसी भी कॉपोरोसेसर के साथ कुछ करता है, तो यह अन्य वर्चुअल मशीन के संचालन को प्रभावित नहीं करेगा।



तीसरा, टीईई सपोर्ट वर्चुअलाइजेशन लागू किया गया है - विश्वसनीय निष्पादन वातावरण। यह प्रोसेसर में एक विशेष, हार्डवेयर-संरक्षित क्षेत्र है, जो विभिन्न सुरक्षा प्रक्रियाओं के निष्पादन में लगा हुआ है। लेकिन चूंकि एक से अधिक ऑपरेटिंग सिस्टम हैं, इसलिए उनसे टीईई के अनुरोध भी विभाजित हैं।



नीचे आप घटकों की स्थिति देख सकते हैं और यदि कोड देखना दिलचस्प है

2. पोषण और प्रदर्शन

कोई भी ऑपरेटिंग सिस्टम शक्ति और प्रदर्शन का प्रबंधन करता है और कंप्यूटर को वर्तमान कार्यों और लोडिंग के अनुसार कम पावर मोड में डाल सकता है। एंड्रॉइड कार भी ऐसा करना चाह सकती है: यदि कोई वर्तमान कार्य नहीं हैं, तो यह प्रोसेसर को पावर सेव मोड में भेजने का निर्णय लेता है। लेकिन उपकरणों के साथ काम करने वाले ओएस को काम करना जारी रखना चाहिए। हम हाइपरविजर के एक विशेष विस्तार के साथ इस संघर्ष को हल करते हैं। यह पूरे सिस्टम की स्थिति की निगरानी करता है और शक्ति और प्रदर्शन का प्रबंधन करता है।

अगले क्षण वास्तविक समय है। सिस्टम को एक गारंटीकृत शेड्यूल के साथ काम करना चाहिए। हम इसे एक्सईएन रियल-टाइम शेड्यूलर के हिस्से के रूप में भी कर रहे हैं।

3. कार्यात्मक सुरक्षा

अंतिम रूप से, लेकिन भविष्य के ऑटो उद्योग के लिए महत्व में पहला ब्लॉक। कार निर्माताओं ने आज महसूस किया कि एक वर्चुअलाइजेशन दृष्टिकोण उन्हें वास्तव में अधिक लचीला और शक्तिशाली डिजिटल कॉकपिट सेवा प्रणाली बनाने में मदद करेगा। इसके लिए ऑटोमोटिव-ग्रेड हाइपरवाइजर की आवश्यकता होती है।

बाजार पर 3-4 वाणिज्यिक ऑटोमोटिव-ग्रेड हाइपरवाइजर समाधान हैं। लेकिन सभी वाणिज्यिक उत्पादों में नुकसान हैं:

• एक लाइसेंस की उच्च लागत;
• आपकी आवश्यकताओं के अनुसार सॉफ़्टवेयर में आसानी से कुछ भी बदलने की क्षमता का अभाव
• इसके लिए निर्माता चेक और समय सीमा को तोड़ता है;
• विक्रेता ताला।

इन सभी समस्याओं को खुले स्रोत हाइपरवाइजर द्वारा समाप्त कर दिया जाता है। प्रारंभिक मुक्त। स्रोत तक पहुंच है, आप कोई भी बदलाव कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आप अपनी टीम या संपर्क सेवा कंपनियों को व्यवस्थित कर सकते हैं। पूर्ण स्वतंत्रता है, क्योंकि जब आप आपूर्तिकर्ता बदलते हैं, तो स्रोत कोड निर्माता के पास रहता है।

क्या तय करना बाकी है

स्रोत खोलने के रास्ते में अंतिम लेकिन महत्वपूर्ण अवरोध बना हुआ है। एक खुली कार हाइपरवाइजर कार्यात्मक सुरक्षा के अनुरूप होना चाहिए। कुछ समय पहले तक, सभी का मानना ​​था कि यह असंभव है। अब पाली हैं।

हाल ही में, हम सक्रिय रूप से एक्सईएन हाइपरवाइजर ओपन सोर्स समुदाय के साथ काम कर रहे हैं। चुनौती विकास प्रक्रिया को अनुकूलित करने की है ताकि सुरक्षा के लिए एक्सईएन को प्रमाणित किया जा सके।

मार्च के अंत में, कैम्ब्रिज में एक शिखर सम्मेलन आयोजित किया गया था, जहाँ सभी इच्छुक व्यक्ति एकत्र हुए थे। सबसे पहले, सभी मुख्य कंपनियां जो XEN विकसित करती हैं: Citrix, ARM, Xilinx, Renesas, EPAM। दूसरे, वे कंपनियां जो प्रमाणन में लगी हुई हैं। तीसरी बात, कंपनियां जो स्वचालित प्रणाली विश्लेषण और समस्या क्षेत्रों की पहचान के लिए उपकरण प्रदान करती हैं।

शिखर सम्मेलन के परिणामस्वरूप, हमने एक योजना विकसित की, जिसके अनुसार एक ओपन-सोर्स हाइपरवाइजर कार्यात्मक सुरक्षा कम्प्लांट बनाना संभव है। इस वर्ष के अंत तक, हम आवश्यक कलाकृतियों का एक विशिष्ट सेट प्राप्त करने की योजना बनाते हैं ताकि जब XEN को मोटर वाहन कंप्यूटर में एकीकृत किया जाए, तो उन्हें सुरक्षा के लिए प्रमाणित किया जा सके।

XEN मोटर वाहन उद्योग में वाणिज्यिक समाधान के लिए एक पूर्ण प्रतियोगी बन जाता है और सुरक्षा प्रमाणन की कमी के बारे में अपने अंतिम तर्क को हटा देता है।

आखिरी से - जुलाई के मध्य में एक्सन डेवलपर समिट पारित किया। समारोह सुरक्षा मुख्य विषयों में से एक था। हमने कार्यात्मक सुरक्षा समाधान (पीडीएफ लिंक के माध्यम से) के लिए दृष्टिकोण प्रस्तुत किया।

क्यों एक्सईएन

संभवतः, यह सवाल शुरू से ही कुछ लोगों द्वारा उठाया गया था।

एक्सईएन परियोजना 2003 के बाद से अस्तित्व में है और अन्य खुले स्रोत समाधानों की तुलना में, डेटा केंद्रों में इसकी बहुत व्यापक तैनाती है। वह पहले ही काफी परिपक्व हो चुका है। 2012 के बाद से, एक्सईएन को एआरएम वास्तुकला के लिए मूल समर्थन प्राप्त है। और इस विशेष वास्तुकला के प्रोसेसर मुख्य रूप से मोटर वाहन उद्योग में उपयोग किए जाते हैं।

इसके अलावा, हमने बहुत काम किया, विभिन्न समाधानों का विश्लेषण किया और बहुत अच्छे प्रदर्शन संकेतक प्राप्त किए। उदाहरण के लिए, यदि बिना वर्चुअलाइजेशन के प्रोसेसर पर चलने वाले ऑपरेटिंग सिस्टम का प्रदर्शन X के बराबर है, तो वर्चुअल मशीन पर यह 0.96-0.97X है। और वाणिज्यिक हाइपरविजर में, प्रदर्शन में गिरावट 30% तक पहुंच सकती है। अंतर परिमाण का एक क्रम है।

इसलिए, एक्सईएन हमें एक उपयुक्त बुनियादी समाधान लगता है। इसलिए, ईपीएएम इस परियोजना को चला रहा है। पहले से ही कई यूरोपीय कार निर्माता हैं जो डिजिटल कॉकपिट, एंड्रॉइड के अंदर और मेरे द्वारा उल्लिखित अन्य चीजों के साथ भविष्य की कारों के लिए एक्सईएन-आधारित समाधान का मूल्यांकन कर रहे हैं।

इस महान कहानी के समानांतर, हम अपने स्वयं के जुड़े वाहन प्लेटफॉर्म Aos विकसित कर रहे हैं। इसका मुख्य विचार यह है कि एक तरफ, हम जुड़े हुए सेवा डेवलपर्स को उन्हें सीधे कार कंप्यूटर पर तैनात करने का अवसर देते हैं, और दूसरी ओर, हम उन्हें सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए महत्वपूर्ण कार्यों से अलग कर देते हैं। मैं इसके बारे में अगले भाग में बात करूंगा।