QNX之于智能汽車 正如微軟之于電腦

2022年1月4日，黑莓7.1 OS、黑莓10軟件、黑莓PlayBook OS 2.1及更早版本已經停止服務。黑莓手機2022年“磚頭”登陸，以高安全性、長續航、實體按鍵為標志的功能機時代似乎真的過去了。

圖片來源:黑莓官網

然而，以安全、穩定和可靠著稱的黑莓QNX操作系統正迎來增長趨勢。黑莓大中華區首席代表董表示，如果把汽車比作電腦的組合，作為電腦管家的操作系統顯然是必不可少的。尤其是對于以安全為核心屬性的汽車電腦群體，同樣以安全為基因的黑莓QNX自然與之契合:

2022年，Strategy Analytics的數據顯示，全球超過2.15億輛汽車配備了黑莓QNX。

圖片來源:黑莓QNX官網

軟件定義的基石——操作系統

隨著智能汽車的發展，汽車的整體功能成倍增長。如果仍然沿用“一個ECU控制一個功能”的模式，僅通信線束的增加就將使汽車重量增加10%，“功能劃分、區域控制、中央計算”的架構模式也已經出現，進一步帶來軟件數量的增加和軟硬件解耦的趨勢。

麥肯錫調查數據顯示，與2010年的7%相比，2016年汽車軟件驅動者在全球車輛結構中的比例上升至10%，預計2030年這一比例將達到30%。從規模來看，全球汽車軟件市場將從2020年的350億美元增長到840億美元。

1/3軟件驅動是什么概念？傳統汽車要在路上跑，不僅需要成千上萬個機械零件，還需要人腦來做核心決策，而智能汽車則是用AI算法代替部分人腦，從而提高駕駛體驗。所以有一種說法，把汽車向智能化的進化趨勢比喻成“用幾萬個代碼代替幾萬個零件”。

以自動駕駛功能領域為例，為了實現自動泊車，需要攝像頭、雷達等傳感器采集車輛周圍的信息，打包后返回決策端。中央計算平臺驅動算法匹配場景，并向執行端發送指令，控制其完成停車。在這個過程中，駕駛員只需要點擊停車功能按鈕，那么指令是如何通過軟硬件層傳遞的呢？誰來決定資源分配的優先級？這需要操作系統的參與。

看門人vs全職管家

伴隨著科技大潮出生的Z世代，對操作系統會有一個基本的認識:易操作，易偷懶。這也是智能手機誕生的最初背景——任何讓操作復雜化的步驟都需要被剔除，便捷是第一屬性。

但是，就像在芯片領域一樣，操作系統要想從消費級變成“鐵打”級，首先屬性必須改變，其定位自然會從“專職管家”變成“看門人”。

值得注意的是，由于功能的多樣性和操作的復雜性，與操作系統始終主導全局的手機相比，汽車就像是一個有著眾多關卡的堡壘。涉及抗擊外敵、調動軍隊的領域需要反應及時、忠誠度高的QNX，協調日常生活、邀請客人的領域需要多線程切換、操作靈活的Linux。

這也是QNX在功能安全要求高的自動駕駛域控制和駕駛艙域控制領域如此受歡迎的原因。

事實上，根據汽車標準委發布的車輛操作系統標準體系，汽車搭載的操作系統按其應用功能可分為三類:對車輛動力系統、底盤系統、車身系統等傳統車輛控制領域要求高實時性、高計算能力、功能和信息安全性的安全車輛控制操作系統；面向智能駕駛領域，要求高安全性和可靠性的智能駕駛操作系統；信息娛樂和智能駕駛艙的車載操作系統，對安全性和可靠性要求不高。

圖片來源:黑莓QNX

從“全職管家”到“看門人團隊”的轉變帶來的第一個問題是:如何讓同一硬件平臺上的多個操作系統和平共處，不爭奪資源，保證決策的順利進行？虛擬化技術(Hypervisor)應運而生:為管家劃分房間和職責。

虛擬化技術可以模擬一個硬件系統功能齊全，環境完全隔離的計算機系統。不同安全級別的應用可以在虛擬機上使用同一個硬件計算平臺，不同的操作系統也可以在這個平臺上靈活運行，各司其職，從而實現關鍵任務、硬實時應用和安全要求低的程序之間的隔離運行。

車輛虛擬化領域的主流技術提供商有兩家，一家是以英特爾和Linux基金會為首的ACRN，另一家是黑莓的QNX Hypervisor。值得注意的是，QNX Hypervisor是市場上唯一通過ASIL D級功能安全級別的虛擬化操作系統。

圖片來源:黑莓QNX官網

安全——黑莓QNX的基因

2010年，黑莓正式從哈曼集團收購QNX軟件公司，先后打造了實時操作系統、安全操作系統、車載信息娛樂平臺、數字駕駛艙平臺、Hypervisor等產品。董表示，黑莓率先在汽車駕駛艙領域進行部署。現階段，黑莓QNX已經基本控制了一芯多屏數字駕駛艙國內99%以上的市場份額。

隨著輔助駕駛和自動駕駛的發展勢頭越來越大，黑莓QNX公司從2019年開始與國內外主機廠合作，進入自動駕駛域控制領域。基于QNX內核，已內置于多家知名OEM廠商的各種機型中。

目前，黑莓QNX公司是遠程信息處理、信息娛樂、音響和儀表板系統的領先供應商。其圖像監控系統通過了ASIL B認證，而IPC模塊和QNX Hypervisor通過了ASIL D認證。值得注意的是，黑莓QNX的安全認證包括操作系統內核、庫、工具鏈、應用等一整套程序，嚴格區分產品的普通版本和功能安全版本的接口。

圖片來源:黑莓QNX

黑莓QNX的功能安全操作系統包含許多通過功能安全認證的組件，以及功能安全用戶手冊和用戶案例。《功能安全用戶手冊》是一份數千頁的文件，包含各種API的描述。從災難發生的可能性、嚴重性和可恢復性三個維度，對API在不同應用場景下的使用進行建議和限制。

優秀的技術和產品必須打破客戶需求之間的信息壁壘，從提供定制服務到輸出產品，這也是黑莓QNX堅持的方向。正如董所強調的:“黑莓是一家服務驅動型公司。現在開發的每一款產品，之前都經過國內外主機廠的測試，都是基于國內外主機廠的需求。”

使用QNX進行開發是一個加法過程。

董認為，真正走向軟件定義汽車有三個前提:一是標準化硬件平臺的大規模應用；二是計算能力的嵌入，以及后期通過OTA開發其潛力；第三，軟件標準化平臺的開發。

但以上三點都是解決“快”的問題，不能解決“穩”的問題。隨著軟件比例和系統復雜度的增加，對功能安全性的要求也將不斷提高。董說，從個人經驗來看，一個項目一般有四個階段:一是滿足功能，解決問題；二是提高性能，解決好壞問題；第三是保證安全，也就是不穩定的問題；四是更進一步，考慮長治久安。

黑莓QNX存在的意義在于幫助OEM廠商快速尋求穩定。董說:“使用QNX進行開發是一個加法過程”，與開源系統內核的開發經驗不同。秉承“時空隔離、消息及時、傳輸監控”的設計理念，QNX采用分布式系統，在保密性、完整性、可驗證性、可用性、防篡改、最小權限等方面得到了保障，具有功能安全和信息安全的特點。與開源系統相比，QNX更容易申請技術版權保護。

從分布式E/E電子電氣架構到域集成趨勢，產業鏈上下游企業首先經歷了域內儀表控制設備的集成，現在正在經歷感知、決策等控制器的集成，即將迎來一場芯片集成的偉大計算技術革命。在“一體化”的大趨勢下，汽車這個“超級計算機集群”尤其需要QNX這樣安全可靠的把關人，做好自下而上的安全把關。

在智能汽車時代，黑莓QNX注重功能安全的定位是什么？或許《時代》雜志曾預言:“QNX對于智能汽車就像微軟對于電腦一樣。”

圖片來源:Gerd Altmann發布在Pixabay的免費圖片區。

(以上內容根據2022年8月26日蓋世汽車主辦的2022中國汽車信息安全與功能安全大會上，黑莓大中華區首席代表董發表的題為《車載級操作系統——汽車電子功能安全的基石》的主題演講進行理解和整理。)2022年1月4日，黑莓7.1 OS、黑莓10軟件、黑莓PlayBook OS 2.1及更早版本已經停止服務。黑莓手機2022年“磚頭”登陸，以高安全性、長續航、實體按鍵為標志的功能機時代似乎真的過去了。

圖片來源:黑莓官網

然而，以安全、穩定和可靠著稱的黑莓QNX操作系統正迎來增長趨勢。黑莓大中華區首席代表董表示，如果把汽車比作電腦的組合，作為電腦管家的操作系統顯然是必不可少的。尤其是對于以安全為核心屬性的汽車電腦群體，同樣以安全為基因的黑莓QNX自然與之契合:

2022年，Strategy Analytics的數據顯示，全球超過2.15億輛汽車配備了黑莓QNX。

圖片來源:黑莓QNX官網

軟件定義的基石——操作系統

隨著智能汽車的發展，汽車的整體功能成倍增長。如果仍然沿用“一個ECU控制一個功能”的模式，僅通信線束的增加就將使汽車重量增加10%，“功能劃分、區域控制、中央計算”的架構模式也已經出現，進一步帶來軟件數量的增加和軟硬件解耦的趨勢。

麥肯錫調查數據顯示，與2010年的7%相比，2016年汽車軟件驅動者在全球車輛結構中的比例上升至10%，預計2030年這一比例將達到30%。從規模來看，全球汽車軟件市場將從2020年的350億美元增長到840億美元。

1/3軟件驅動是什么概念？傳統汽車要在路上跑，不僅需要成千上萬個機械零件，還需要人腦來做核心決策，而智能汽車則是用AI算法代替部分人腦，從而提高駕駛體驗。所以有一種說法，把汽車向智能化的進化趨勢比喻成“用幾萬個代碼代替幾萬個零件”。

以自動駕駛功能領域為例，為了實現自動泊車，需要攝像頭、雷達等傳感器采集車輛周圍的信息，打包后返回決策端……中央計算平臺驅動算法匹配場景，并向執行端發送指令，控制其完成停車。在這個過程中，駕駛員只需要點擊停車功能按鈕，那么指令是如何通過軟硬件層傳遞的呢？誰來決定資源分配的優先級？這需要操作系統的參與。

看門人vs全職管家

伴隨著科技大潮出生的Z世代，對操作系統會有一個基本的認識:易操作，易偷懶。這也是智能手機誕生的最初背景——任何讓操作復雜化的步驟都需要被剔除，便捷是第一屬性。

但是，就像在芯片領域一樣，操作系統要想從消費級變成“鐵打”級，首先屬性必須改變，其定位自然會從“專職管家”變成“看門人”。

值得注意的是，由于功能的多樣性和操作的復雜性，與操作系統始終主導全局的手機相比，汽車就像是一個有著眾多關卡的堡壘。涉及抗擊外敵、調動軍隊的領域需要反應及時、忠誠度高的QNX，協調日常生活、邀請客人的領域需要多線程切換、操作靈活的Linux。

這也是QNX在功能安全要求高的自動駕駛域控制和駕駛艙域控制領域如此受歡迎的原因。

事實上，根據汽車標準委發布的車輛操作系統標準體系，汽車搭載的操作系統按其應用功能可分為三類:對車輛動力系統、底盤系統、車身系統等傳統車輛控制領域要求高實時性、高計算能力、功能和信息安全性的安全車輛控制操作系統；面向智能駕駛領域，要求高安全性和可靠性的智能駕駛操作系統；信息娛樂和智能駕駛艙的車載操作系統，對安全性和可靠性要求不高。

圖片來源:黑莓QNX

從“全職管家”到“看門人團隊”的轉變帶來的第一個問題是:如何讓同一硬件平臺上的多個操作系統和平共處，不爭奪資源，保證決策的順利進行？虛擬化技術(Hypervisor)應運而生:為管家劃分房間和職責。

虛擬化技術可以模擬一個硬件系統功能齊全，環境完全隔離的計算機系統。不同安全級別的應用可以在虛擬機上使用同一個硬件計算平臺，不同的操作系統也可以在這個平臺上靈活運行，各司其職，從而實現關鍵任務、硬實時應用和安全要求低的程序之間的隔離運行。

車輛虛擬化領域的主流技術提供商有兩家，一家是以英特爾和Linux基金會為首的ACRN，另一家是黑莓的QNX Hypervisor。值得注意的是，QNX Hypervisor是市場上唯一通過ASIL D級功能安全級別的虛擬化操作系統。

圖片來源:黑莓QNX官網

安全——黑莓QNX的基因

2010年，黑莓正式從哈曼集團收購QNX軟件公司，先后打造了實時操作系統、安全操作系統、車載信息娛樂平臺、數字駕駛艙平臺、Hypervisor等產品。董表示，黑莓率先在汽車駕駛艙領域進行部署。現階段，黑莓QNX已經基本控制了一芯多屏數字駕駛艙國內99%以上的市場份額。

隨著輔助駕駛和自動駕駛的發展勢頭越來越大，黑莓QNX公司從2019年開始與國內外主機廠合作，進入自動駕駛域控制領域。基于QNX內核，已內置于多家知名OEM廠商的各種機型中。

目前，黑莓QNX公司是遠程信息處理、信息娛樂、音響和儀表板系統的領先供應商。其圖像監控系統通過了ASIL B認證，而IPC模塊和QNX Hypervisor通過了ASIL D認證。值得注意的是，黑莓QNX的安全認證包括操作系統內核、庫、工具鏈、應用等一整套程序，嚴格區分產品的普通版本和功能安全版本的接口。

圖片來源:黑莓QNX

黑莓QNX的功能安全操作系統包含許多通過功能安全認證的組件，以及功能安全用戶手冊和用戶案例。《功能安全用戶手冊》是一份數千頁的文件，包含各種API的描述。從災難發生的可能性、嚴重性和可恢復性三個維度，對API在不同應用場景下的使用進行建議和限制。

優秀的技術和產品必須打破客戶需求之間的信息壁壘，從提供定制服務到輸出產品，這也是黑莓QNX堅持的方向。正如董所強調的:“黑莓是一家服務驅動型公司。現在開發的每一款產品，之前都經過國內外主機廠的測試，都是基于國內外主機廠的需求。”

使用QNX進行開發是一個加法過程。

董認為，真正走向軟件定義汽車有三個前提:一是標準化硬件平臺的大規模應用；二是計算能力的嵌入，以及后期通過OTA開發其潛力；第三，軟件標準化平臺的開發。

但以上三點都是解決“快”的問題，不能解決“穩”的問題。隨著軟件比例和系統復雜度的增加，對功能安全性的要求也將不斷提高。董說，從個人經驗來看，一個項目一般有四個階段:一是滿足功能，解決問題；二是提高性能，解決好壞問題；第三是保證安全，也就是不穩定的問題；四是更進一步，考慮長治久安。

黑莓QNX存在的意義在于幫助OEM廠商快速尋求穩定。董說:“使用QNX進行開發是一個加法過程”，與開源系統內核的開發經驗不同。秉承“時空隔離、消息及時、傳輸監控”的設計理念，QNX采用分布式系統，在保密性、完整性、可驗證性、可用性、防篡改、最小權限等方面得到了保障，具有功能安全和信息安全的特點。與開源系統相比，QNX更容易申請技術版權保護。

從分布式E/E電子電氣架構到域集成趨勢，產業鏈上下游企業首先經歷了域內儀表控制設備的集成，現在正在經歷感知、決策等控制器的集成，即將迎來一場芯片集成的偉大計算技術革命。在“一體化”的大趨勢下，汽車這個“超級計算機集群”尤其需要QNX這樣安全可靠的把關人，做好自下而上的安全把關。

在智能汽車時代，黑莓QNX注重功能安全的定位是什么？或許《時代》雜志曾預言:“QNX對于智能汽車就像微軟對于電腦一樣。”

圖片來源:Gerd Altmann發布在Pixabay的免費圖片區。

(以上內容根據2022年8月26日蓋世汽車主辦的2022中國汽車信息安全與功能安全大會上，黑莓大中華區首席代表董發表的題為《車載級操作系統——汽車電子功能安全的基石》的主題演講進行理解和整理。)

標簽：理念曼遠程

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