關鍵任務智能系統的云操作系統需要哪些特質

王瑩

1 產業變遷帶來的技術變化

一份基于對500多位業界領袖的訪談顯示，2020年—2025年，電信運營商將投入1萬億資本支出，其中80%用于5G網絡建設。這對服務提供商來說是巨大的轉型需求，即在未來的5年中會有240億臺設備的互聯需求。還有一個非常有意思的技術變化，就是現在更多的是基于軟件的部署。因此，會從獨立的專用企業系統變成一種分門別類的網絡，即其中的硬件、基礎構架和軟件是由不同公司提供的，這個新時代需要邊緣計算基礎設施和云基礎構架。

客戶的挑戰主要有4種類型：①提出軟件研發的概念，②把研發完成的軟件應用部署在基礎設施中，③開通和運營這套系統，④通過日常的運營為最終用戶提供服務。

因此，新一代的操作系統平臺要有兩個重要屬性：①可跨多個云進行部署；②是高度自動化的云平臺。基于對客戶所面臨的挑戰進行分析，全球領先的智能邊緣軟件提供商風河公司推出了Wind River Studio，這是一個云原生平臺，用于關鍵任務智能系統的開發、部署、運作和服務，能夠滿足信息安全性、功能安全性和可靠性等方面嚴苛的要求。Studio通過提供云邊統一管理界面（SPoG）運營能力來支持智能5G分布式邊緣云，實現靈活高效的部署、管理和運作（如圖1）。

2 幫助客戶實現全球首個虛擬化5G數據體系

北美大型電信運營商Verizon采用了Wind River Studio提供的云原生基礎架構和分析功能完成了5G vRAN（虛擬無線接入網）部署，在全球首個端到端完全虛擬化5G數據會話中發揮了關鍵作用。在使用了這種5G部署后，有一些關鍵應用的領域，例如窄帶和室內覆蓋，以及在企業內部進行的5G覆蓋等都可以成功實現。

風河之所以能抓住這個機會，是因為運營商對于一些新的應用場景非常感興趣，因為可以推動服務提供商獲得新的業務營收。這些豐富的應用場景涵蓋廣泛，包括邊緣基礎架構，例如自動駕駛、沉浸式的增強現實（AR）以及數據分析等，都可以獲得非常好的技術支持。

Wind River Studio平臺可以幫助服務提供商應對復雜的挑戰，為地理上分散的云設施提供以下多項云邊統一管理界面（SPoG）運營能力：

● 完全基于云、Kubernetes和容器的體系結構，用于大規模部署和管理分布式邊緣網絡

● 網絡分析技術，包括集成的數據收集、監控和報告工具，以便優化分布式云網絡的管理和運營

● 核心到邊緣的協同，用于實現分布式云網絡和應用服務的高效管理和自動化，包括容器、網元和邊緣設備管理。

其中的容器技術是非常新的概念，在部署一些虛擬機的時候，肯定不是中心化架構，而是分布式架構。就算有了分布式技術，客戶也會發現在日常應用和操作時，這些不同的功能也極具挑戰，所以客戶需要一個高度集成和自動化的能力，通過風河的編排系統可以實現應用的全自動化。

還有一個叫做Conductor，這個功能是用戶自己定制想要的服務，而且是以圖形展示的方式來定義的。所以整個界面具有高度可操作性，可以在這個架構中一會兒看代碼，一會兒看圖像，方便信息界面的調節。

3 擁抱開源

5G的部署有一項非常基礎、重要的技術：首先要部署的是虛擬化RAN（vRan）。在這種云原生的環境下，有一個非常有意思的特點，就是其地理位置覆蓋特別廣，可能達數千數萬平方米，所以要求計算不僅是分布式的，還要跨越不同地區，這就需要開放并與客戶合作。

為了支持開源，2018年前后，風河公司就與其他公司合作，參加了開源的云計算管理平臺項目——OpenStack，現在是Open Infrastructure Foundation（OIF）的開源組織，這是一個全開源的社區項目。之后，風河又參與了OIF支持的StarlingX開源項目，是英特爾和風河開源的邊緣計算項目。有些人認為，有Open Stack和vRan就足夠了，但是風河認為現有技術還不足以支撐5G和邊緣計算的部署。在分布式計算環境下，對可靠性、可用性和可拓展性的要求更高，以前可能關注大規模技術，現在小節點/接入點也要考慮在內。

因為網絡邊緣的實時性有時仍然是很高的，例如兩輛自動駕駛車輛彼此之間需要進行信號交互來避免發生事故，這要求極低的延遲/更高的實時性和安全性。因此，在整個生命周期的管理過程中，包括軟件升級和基礎架構的管理，都需要利用Wind River Studio平臺進行操作。

風河做了一個測算，利用Wind River Studio技術可以幫助客戶在網絡邊緣節約75%的成本。這是非常可觀的數字，因為客戶的邊緣連接量可能不只10萬臺，可能是更高的連接量。

那么，為什么能實現75%的成本節約？因為以前的技術是內置一個非常大的數據庫，缺點在于雖然有大量的信息，但中間的不連續性很高。所以在設計Wind River Studio時，重新在邊緣進行低成本設計，不再采用原來老的技術，因此這是一個虛擬化重新設計之后的結果。例如，以往可能要用6個服務器，現在1個服務器就夠了，因此，過去可能需要10、12、14個盒，現在2個盒就夠了。這樣做效率更高，實時性更好，而且所使用的服務器和盒的數量降低了。

4 云操作系統與嵌入式實時操作系統相輔相成

有些公司在做嵌入式的實時操作系統，Wind River Studio與嵌入式實時操作系統相比有什么優勢呢？

其實二者是一脈相承的。風河最早做嵌入式實時操作系統VxWorks，規模大一點后做嵌入式Linux，也是加強了實時性和可靠性。如果從這個脈絡看，可以把Wind River Studio看作是云操作系統，具有實時性、可靠性的特點。

從另一個角度來看，隨著IT的發展，包括所謂的云、虛擬化技術等，通過云操作系統的開發反過來影響了嵌入式實時操作系統的開發，使container（容器）、Kubernetes、虛擬化等技術引入了嵌入式。所以二者是相輔相成的。

那么，Wind River Studio和傳統的嵌入式操作系統是如何進行優勢整合的？實際上，Wind River Studio是一個端到端完整的高度集成解決方案，從智能系統的開發、部署到運營，直到最后的軟件更新和邊緣化計算，都是一整套集成方案，當然其中有一些功能是要通過傳統平臺來實現的，也包括風河VxWorks或Wind River Linux。換句話說，風河的每一項單一產品都已經高度集成在Wind River Studio解決方案中，無論是嵌入式實時操作系統，還是云基礎架構或自動化平臺。

5 小結

當你看到新的營收機會，你必須提供新的業務應用來抓住這些機會。預計2024年電信運營商將會獲得80億美元的營收，而2020年才只有5.25億美元。

風河的最新產品Wind River Studio是一個平臺化產品，可幫助客戶成功而便捷地進行技術部署，而且可以針對不同垂直領域的應用。該技術可以實現數據分析，實時進行自動化操作，應對行業中的很多挑戰，而這些功能都是在單一平臺上實現的。

除了5G部署，風河的Wind River Studio還覆蓋多個行業，從航天航空到國防、工業、醫療、汽車等，可以應對這些行業的挑戰。