この記事は、OpenHarmony TSC 公式 WeChat パブリック アカウント「Summit Review Issue 8 | OpenHarmony Distributed Hardware Key Technologies 」から転載したものです。
スピーカー | リー・ガン
レビューとアレンジ | Liao Tao
写植校正 | 李萍平
ゲストプロフィール
Li Gang 氏、Huawei OpenHarmony 技術専門家、OpenHarmony 分散ハードウェア技術リーダー。主にOpenHarmony分散ハードウェアアーキテクチャの設計とファーウェイのマルチデバイスコラボレーション研究を担当。
コンテンツソース
第 1 回 Open Atom オープンソース財団 OpenHarmony テクノロジー サミット - エコロジーと相互接続サブフォーラム
ビデオレビュー
ビデオリンク:サミットレビュー第 8 号 | OpenHarmony 分散ハードウェアの主要テクノロジー - Gang Li_哔哩哔哩_bilibili
正 文 内 容
OpenHarmony は、将来の Internet of Everything シナリオのためのオペレーティング システムであり、その設計は分散アーキテクチャを採用しています。では、従来のオペレーティング システムと比較して、OpenHarmony にはどのような重要な分散テクノロジーがあるのでしょうか? ファーウェイの分散ハードウェア技術専門家であるリー・ガン氏が、第1回OpenHarmonyテクノロジーサミットでいくつかのポイントを共有しました。
01 ►分散型ハードウェア設計コンセプト
スマート端末の開発傾向の観点から見ると、単一のスマート スマート端末ハードウェアであらゆるシナリオに対するユーザーの要件を満たすことがますます困難になってきており、開発のボトルネックに直面しています。すべてのシナリオに関係するすべてのハードウェアを 1 つのデバイスに追加することは不可能であり、1 つのデバイスですべてのシナリオのニーズを満たすことはできません。この現実の課題をもとに、複数のスマート端末を「組み合わせ」てなる「スーパー端末」が誕生しました。ユーザーの期待に応じて、ハイパーターミナルは分散テクノロジーを通じて複数のデバイスを結合し、デバイス間でハードウェア リソースを共有し、ハードウェアの「自由な」拡張を実現し、さまざまなビジネス シナリオでオンデマンドでハードウェア リソースを組み合わせて、より優れたユーザー エクスペリエンスを提供します。例えば、携帯電話、タブレット、時計、大型スクリーン、コンピュータなどのスマート端末を組み合わせることで、マルチスクリーンの直列接続、マルチカメラとマイクの連携、プロフェッショナルなセンサー配置などの機能を実現できます。
スマートターミナルの進化
このような傾向の下、従来のオペレーティング システムでは開発者の要件を満たすことが困難になっています。従来のオペレーティング システムは 1 つのデバイス上のハードウェアしか使用できず、各ハードウェアは個別に実行され、アプリケーションは 1 つのデバイスの垂直フィールドでのみ動作できるため、クロスデバイス エクスペリエンスのコストと複雑さが非常に高くなります。 。開発者にとっては、ハードウェアを「クロスターミナル」で共有し、ハードウェア PCB の境界を打ち破り、ソフトウェアを通じてハードウェアを定義し、あらゆるシナリオで複数のデバイスを備えた「スーパー ターミナル」を構築できるようにしたいと考えています。分散ハードウェア テクノロジは、ハードウェア リソース プールを構築し、オンデマンドでハイパーターミナル ハードウェアを定義する機能を提供し、マルチチャネル ハードウェアの調整とスケジューリングをサポートし、ハードウェア機能の自己適応を可能にするため、開発者が上記のニーズを満たすのに役立ちます。
分散型ハードウェアはどのような新しい体験をもたらすのでしょうか? たとえば、オフィスシナリオでは、ユーザーはさまざまなスマート端末デバイスを簡単にリンクして、ハードウェア機能の共有、クロスデバイスおよびクロスシステムアプリケーションの操作、シームレスなデータ送信を実現でき、旅行シナリオでは、ユーザーは携帯電話と自動車を接続できます。携帯電話とアプリケーションは、2つのハードウェアを共有し、ナビゲーション、音楽、通話などの機能のシームレスな操作を実現し、「スマートトラベル」を実現します。開発者にとって、プログラムを通じてリモート デバイスを制御するには、対応する ID を選択するだけで済み、その他の操作はローカル デバイスを使用する場合とまったく同じです。
スマートなシナリオの例
02 ►クロスターミナル分散ハードウェアの核となる課題
上記の機能と体験を実現するために、クロスエンド分散ハードウェア技術にはどのような課題があるでしょうか? ハイパーターミナルに含まれるデバイスの数が増えるにつれて、ハードウェア管理も複雑になります。各デバイスのハードウェアは、そのデバイスにハードウェア機能を提供するだけでなく、ハイパーターミナル内の他のデバイスにも電力を供給します。したがって、オペレーティング システムは各デバイスに管理機能を提供する必要があります。たとえば、各ハードウェア状態の更新と同期、ハードウェア競合の処理、マルチチャネル同時実行の処理などです。複数のデバイス間の管理テクノロジは、現在のクロスデバイス分散ハードウェアの中心的な課題の 1 つです。
端末を越えたマルチハードウェア管理
ワイヤレス ネットワーク環境では、帯域幅が制限されており、ハードウェア コールの遅延や影響を保証することが困難です。たとえば、ローカル カメラの遅延と撮影効果はハードウェア バスによって決まりますが、通常、遅延は数十ミリ秒、解像度は 4K 以上に達し、非常に安定しています。アプリケーションを通じてカメラをリモート制御する場合、ハードウェアバスに加えて、ネットワーク信号伝送の影響も受けます。最小遅延は数百ミリ秒にすぎず、解像度は1080Pにのみ達し、変動が大きくなります。 。信頼性の低いワイヤレス ネットワークは、ハードウェアの遅延と影響に大きな不確実性をもたらします。
ハイパーターミナルのハードウェア呼び出し
複数のハードウェア呼び出しが端末間で同時に行われる場合、ハードウェアを同期的に同期することは非常に困難です。前述したように、クロスエンドのハードウェア スケジューリング自体の遅延を保証することは困難ですが、複数のハードウェア デバイスがエンド間で同時に呼び出される場合、デバイス間の同期を保証することはさらに困難になります。たとえば、アプリケーションがカメラとマイクを同時に操作する必要がある場合、工場出荷時に両者のデバッグ作業を通じてローカルで一貫性を判断できますが、端末をまたいでリモート操作が実行される場合は、遅延が不確実であるため、オペレーティング システムを複数のデバイスにインストールする必要があり、デバイス間のハードウェア連携によりソフトウェアの複雑さが大幅に増加します。
ハイパーターミナルのマルチチャネルハードウェア同時通話
さらに、異種スマート端末間でのハードウェアの互換性や耐障害性も非常に困難です。デバイスが異なると、それぞれのシステム リソース、処理能力、サポートされるハードウェア データ処理タイプ、ドライバー I/O などに大きな違いが生じるため、ハードウェア間の互換性と耐障害性についてさらに考慮する必要があります。たとえば、時計の処理能力は比較的弱く、テレビの 4K 画面、高チャンネルのステレオ スピーカー、超高精細カメラを使用するのは困難です。
03 ►分散型ハードウェアプラットフォームの主要技術
まず、OpenHarmony は設計の初めに分散ハードウェア プーリング アーキテクチャを採用しました。各デバイスの機能を抽象化することで、グローバル ハードウェア リソース プールの抽象モデルが構築され、統合管理とプラグ アンド プレイを実現するための一連の統合ハードウェア抽象化インターフェイスが提供されます。さらに、このアーキテクチャは、ハードウェア タイプの拡張とオンデマンド展開もサポートしており、論理リソースと物理リソースを分離し、ローカル ハードウェアと分散ハードウェアの無差別な使用を実現します。ハードウェアはアプリケーションによって使用され、アプリケーション開発者は次のことを行うだけで済みます。上位層サービスの API を呼び出して使用することで、ソフトウェア デファインド ハードウェアの効果を実現します。
分散ハードウェア プーリング アーキテクチャ
第 2 に、分散型ハードウェア プラットフォームは、統合されたデバイス検出および認証フレームワークも提供します。タッチ、スキャン、かざしによるデバイス間のデバイス認証をサポートします。デバイスが検出され認証されると、デバイスのハードウェアは自動的にハードウェア リソース プールに入り、他のデバイスと共有できるようになります。
デバイスの検出と認証のフレームワーク
第三に、分散型ハードウェア プラットフォームは、ハードウェア適応テクノロジを提供します。ハードウェア機能を自動的にネゴシエートし、ハードウェアが呼び出されたときに、ネットワーク帯域幅と遅延を認識してハードウェア効果を動的に調整できます。さらに、強化アルゴリズムによるハードウェア効果の強化を実現する適応変換技術も提供されています。
ハードウェア適応型
第 4 に、分散ハードウェア プラットフォームはハードウェア同期テクノロジも提供します。複数のチャネルでミリ秒レベルのクロック同期機能を提供し、複数のハードウェア デバイスの一貫性を確保できます。ハードウェア遅延動的認識テクノロジーを通じて、同期ポリシーが複数のデバイスに動的に発行され、複数のハードウェア間の同期エクスペリエンスが保証されます。
ハードウェア同期
OpenHarmony3.2 では、分散型ハードウェア プラットフォームが新しいハードウェア リソース プーリング アーキテクチャを提供し、カメラとスクリーンの「スーパー ターミナル」ハードウェア相互支援機能を実現します。さらに、分散型ハードウェア プーリング アーキテクチャ、デバイス検出、認証フレームワークなどのテクノロジも実装されています。アプリケーション開発者にとって、マルチデバイスの共同シナリオの開発を実現することはより便利であり、また、想像力の大きな余地も提供します。
OpenHarmony3.2分散ハードウェア機能
04 ►革新的なアイデアと展望
将来的には、分散ハードウェア テクノロジにより、複数のシナリオに新しいエクスペリエンスが提供される可能性があります。例えば、会議シーンでは、会議アプリケーションを複数のデバイスのカメラに同期して接続し、パノラマ画像を提供したり、あらゆる種類のビデオ会議を実現したり、オーディオビジュアルエンターテインメントシーンでは、音声を簡単に配置できます。携帯電話の映像をテレビやスピーカーで再生しながら、映画や音楽に合わせて家の照明を自動的に変えることもでき、非常に衝撃的なホームシアター効果を実現します。
私たちは、より多くの開発者が OpenHarmony エコシステムに参加し、分散ハードウェアの技術的問題を共同で研究および議論し、将来のすべてのインターネットの新しいシナリオを可能にすることを楽しみにしています。