关键任务智能系统的云操作系统需要哪些特质

王莹

1 产业变迁带来的技术变化

一份基于对500多位业界领袖的访谈显示，2020年—2025年，电信运营商将投入1万亿资本支出，其中80%用于5G网络建设。这对服务提供商来说是巨大的转型需求，即在未来的5年中会有240亿台设备的互联需求。还有一个非常有意思的技术变化，就是现在更多的是基于软件的部署。因此，会从独立的专用企业系统变成一种分门别类的网络，即其中的硬件、基础构架和软件是由不同公司提供的，这个新时代需要边缘计算基础设施和云基础构架。

客户的挑战主要有4种类型：①提出软件研发的概念，②把研发完成的软件应用部署在基础设施中，③开通和运营这套系统，④通过日常的运营为最终用户提供服务。

因此，新一代的操作系统平台要有两个重要属性：①可跨多个云进行部署；②是高度自动化的云平台。基于对客户所面临的挑战进行分析，全球领先的智能边缘软件提供商风河公司推出了Wind River Studio，这是一个云原生平台，用于关键任务智能系统的开发、部署、运作和服务，能够满足信息安全性、功能安全性和可靠性等方面严苛的要求。Studio通过提供云边统一管理界面（SPoG）运营能力来支持智能5G分布式边缘云，实现灵活高效的部署、管理和运作（如图1）。

2 帮助客户实现全球首个虚拟化5G数据体系

北美大型电信运营商Verizon采用了Wind River Studio提供的云原生基础架构和分析功能完成了5G vRAN（虚拟无线接入网）部署，在全球首个端到端完全虚拟化5G数据会话中发挥了关键作用。在使用了这种5G部署后，有一些关键应用的领域，例如窄带和室内覆盖，以及在企业内部进行的5G覆盖等都可以成功实现。

风河之所以能抓住这个机会，是因为运营商对于一些新的应用场景非常感兴趣，因为可以推动服务提供商获得新的业务营收。这些丰富的应用场景涵盖广泛，包括边缘基础架构，例如自动驾驶、沉浸式的增强现实（AR）以及数据分析等，都可以获得非常好的技术支持。

Wind River Studio平台可以帮助服务提供商应对复杂的挑战，为地理上分散的云设施提供以下多项云边统一管理界面（SPoG）运营能力：

● 完全基于云、Kubernetes和容器的体系结构，用于大规模部署和管理分布式边缘网络

● 网络分析技术，包括集成的数据收集、监控和报告工具，以便优化分布式云网络的管理和运营

● 核心到边缘的协同，用于实现分布式云网络和应用服务的高效管理和自动化，包括容器、网元和边缘设备管理。

其中的容器技术是非常新的概念，在部署一些虚拟机的时候，肯定不是中心化架构，而是分布式架构。就算有了分布式技术，客户也会发现在日常应用和操作时，这些不同的功能也极具挑战，所以客户需要一个高度集成和自动化的能力，通过风河的编排系统可以实现应用的全自动化。

还有一个叫做Conductor，这个功能是用户自己定制想要的服务，而且是以图形展示的方式来定义的。所以整个界面具有高度可操作性，可以在这个架构中一会儿看代码，一会儿看图像，方便信息界面的调节。

3 拥抱开源

5G的部署有一项非常基础、重要的技术：首先要部署的是虚拟化RAN（vRan）。在这种云原生的环境下，有一个非常有意思的特点，就是其地理位置覆盖特别广，可能达数千数万平方米，所以要求计算不仅是分布式的，还要跨越不同地区，这就需要开放并与客户合作。

为了支持开源，2018年前后，风河公司就与其他公司合作，参加了开源的云计算管理平台项目——OpenStack，现在是Open Infrastructure Foundation（OIF）的开源组织，这是一个全开源的社区项目。之后，风河又参与了OIF支持的StarlingX开源项目，是英特尔和风河开源的边缘计算项目。有些人认为，有Open Stack和vRan就足够了，但是风河认为现有技术还不足以支撑5G和边缘计算的部署。在分布式计算环境下，对可靠性、可用性和可拓展性的要求更高，以前可能关注大规模技术，现在小节点/接入点也要考慮在内。

因为网络边缘的实时性有时仍然是很高的，例如两辆自动驾驶车辆彼此之间需要进行信号交互来避免发生事故，这要求极低的延迟/更高的实时性和安全性。因此，在整个生命周期的管理过程中，包括软件升级和基础架构的管理，都需要利用Wind River Studio平台进行操作。

风河做了一个测算，利用Wind River Studio技术可以帮助客户在网络边缘节约75%的成本。这是非常可观的数字，因为客户的边缘连接量可能不只10万台，可能是更高的连接量。

那么，为什么能实现75%的成本节约？因为以前的技术是内置一个非常大的数据库，缺点在于虽然有大量的信息，但中间的不连续性很高。所以在设计Wind River Studio时，重新在边缘进行低成本设计，不再采用原来老的技术，因此这是一个虚拟化重新设计之后的结果。例如，以往可能要用6个服务器，现在1个服务器就够了，因此，过去可能需要10、12、14个盒，现在2个盒就够了。这样做效率更高，实时性更好，而且所使用的服务器和盒的数量降低了。

4 云操作系统与嵌入式实时操作系统相辅相成

有些公司在做嵌入式的实时操作系统，Wind River Studio与嵌入式实时操作系统相比有什么优势呢？

其实二者是一脉相承的。风河最早做嵌入式实时操作系统VxWorks，规模大一点后做嵌入式Linux，也是加强了实时性和可靠性。如果从这个脉络看，可以把Wind River Studio看作是云操作系统，具有实时性、可靠性的特点。

从另一个角度来看，随着IT的发展，包括所谓的云、虚拟化技术等，通过云操作系统的开发反过来影响了嵌入式实时操作系统的开发，使container（容器）、Kubernetes、虚拟化等技术引入了嵌入式。所以二者是相辅相成的。

那么，Wind River Studio和传统的嵌入式操作系统是如何进行优势整合的？实际上，Wind River Studio是一个端到端完整的高度集成解决方案，从智能系统的开发、部署到运营，直到最后的软件更新和边缘化计算，都是一整套集成方案，当然其中有一些功能是要通过传统平台来实现的，也包括风河VxWorks或Wind River Linux。换句话说，风河的每一项单一产品都已经高度集成在Wind River Studio解决方案中，无论是嵌入式实时操作系统，还是云基础架构或自动化平台。

5 小结

当你看到新的营收机会，你必须提供新的业务应用来抓住这些机会。预计2024年电信运营商将会获得80亿美元的营收，而2020年才只有5.25亿美元。

风河的最新产品Wind River Studio是一个平台化产品，可帮助客户成功而便捷地进行技术部署，而且可以针对不同垂直领域的应用。该技术可以实现数据分析，实时进行自动化操作，应对行业中的很多挑战，而这些功能都是在单一平台上实现的。

除了5G部署，风河的Wind River Studio还覆盖多个行业，从航天航空到国防、工业、医疗、汽车等，可以应对这些行业的挑战。