《浅谈整车SOA架构》终篇整车SOA系统设计
01
SOA架构
1）架构是什么
⾸先，SOA架构师在整车项⽬开发过程中，承担着整车SOA系统设计的职责，⽽系统设计过程，需秉承⼀套可以被分享，可以被评审，可以被记
决策集合。
录，可以被流程化的设计思路，这就是“架构”，它是⼀套如何以服务的形式组织整车功能的决策
架构师要确保设计好的架构风格可以指导整车功能的组织和划分，并确保整个功能架构在汽车⽣命周期中可持续进化，此外架构设计需要关注功能性，复⽤性，性能，兼容性，经济和技术限制，商业等，⽽系统的具体功能信号和算法并不在架构的职责范围内，这些必须留给专业的功能架构团队。
2）为什么需要SOA架构
和任何其他复杂架构⼀样，整车软件必须建⽴在坚实的基础上，如果不考虑关键⽅案，不识别出常见问题，或者没有意识到好的决策能够带来长期受益，这些都将使整车应⽤架构⾯临⾼风险，整车功能变得不稳定，不易扩展，也很难适应不断变化的⽤户需求。
当前汽车发展⾯临着两⼤难题，如下图，⼀个是不断增加的汽车数量，预计到2025年，⽹联汽车可达到4.7亿量级，这其中8百万辆将是⾃动驾驶汽车，由此可见，云端互联和⾃动驾驶需求急剧增加。
⾃动驾驶需求，导致汽车内软件代码到达⼏亿⾏，整车软件代码出现井喷式的增长，这样整车相当于20台个⼈电脑以每⼩时超过25G的数据在运⾏，⽽传统CAN等⽹络极⼤的限制了汽车⾏业的发展，因此以太⽹作为车内主⼲⽹是必然趋势；云端互联需求，使汽车成为数字世界的⼀部分成为可能，这样智能汽车可以像⼿机⼀样，即使销售后，依然可以持续升级性能，整车功能可以持续创新，让汽车成为⼀种服务平台，这才是软件定义汽车的真正价值。
当前整车电⼦电器架构，功能不集中，分散到不同ECU，使得功能和信号交互异常复杂，代码和逻辑冗余相当严重，⽽互联⽹思路不断涌⼊汽车⾏业，汽车电⼦电器开发也必须要拥抱变⾰，并尽快适应变⾰，与时俱进。
SOA架构理念，来源于软件技术，在互联⽹⾏业已经应⽤了很多年，是⼀种⾮常成熟的技术，从全球⾓度，中国互联⽹的⽔平已经可以说全球领先，⽽汽车引⼊SOA理念，是⼀种全新的尝试，如果在汽
车内落地好SOA，同样能够让中国汽车弯道超车，赶超世界先进车企。另⼀⽅⾯，各⼤互联⽹企业蜂拥⽽上进⼊汽车⾏业，也验证SOA引⼊汽车⾏业的必然，说明SOA的发展趋势是对的，也是⼤有可为，毕竟资本都是趋利。
为了和云端能够很好的互联，车端软件、通信、信息安全等必须能和云端环境很好的协同，实现⼀整套车云⽣态环境，因此车端采⽤可扩展到云端的基于服务通信SOA是最有效的落地⽅案，⽽设计SOA架构时需要先关注以下问题：
应⽤需要如何应⽤到产品中？
⽤户需要如何使⽤这些应⽤？
服务如何做到松耦合，以允许复⽤性和扩展性？
性能属性需求有哪些？
考虑现在或者未来的架构发展趋势，需要提前兼顾未来发展趋势，如果不兼容未来架构，那这个架构就不具复⽤性，从⽽违背SOA架构设计初衷。
3）SOA架构的⽬标是什么
架构是产品需求和技术需求之间的⼀座桥梁，必须准确理解产品需求，理解应⽤⽤例，并将对于产品需求的理解通过最合适的⽅法，落实到软件
上，以实现这些应⽤⽤例，因此架构需要识别影响应⽤结构的需求。好的设计是在软硬件技术发⽣变⾰，⽤户需求发送变化的情况下，依然能够保持架构的灵活性。那什么是好的设计呢？好的设计是可以公开系统结构，隐藏实现的详细信息，可以实现所有⽤例⽅案，并协调解决和落实各个利益相关⽅的关注点，兼顾功能和质量需求，并保持架构可持续的被复⽤，同时能够⽀持不断进化。
4）架构设计⽅法
⾸先，SOA架构设计⾸先应该识别整车都有哪些类型的应⽤，以及理解这些应⽤将如何实施，只有这样才能将架构理念落实到实际的架构风格和技术，最后还得关注⼀些全局设置，⽐如场景，性能属性，需求，限制，安全等。
⽐较抽象的是架构风格和性能属性，其中架构风格就是⼀整套设计原则和规则，⽐如设定需要集成的系统所⽤到的服务类型，服务交互关系，以及交互限制，⼜如基于规划策略，协议栈限制，资源限制等待选择合适的技术和协议，简⾔之，架构风格就是限定如何集成系统。性能属性，主要涉及认证、安全，和易维护性，重点关注架构中涉及的严重问题，并和需求进⾏综合评估和权衡，同时性能属性要和功能系统完全独⽴，从架构⾓度来说，实施性能属性规划可以极⼤的提升系统性能。
架构设计原则⼤致有包含：
从最上层分解整车和功能，将系统划分为不同的⼦系统
整车功能完全独⽴不重叠，⼀个⼦系统只承担特定的⼀个功能特性，同时⼀个功能特性也只能在⼀个⼦系统中，不能在其他系统中重复定义
⼦系统通过接⼝来交互从⽽不关⼼其他⼦系统的内部功能逻辑
在功能细节不明确，或者功能不断进化的情况下，需要避免过早的进⾏⼤量设计⼯作
服务进⾏分层管理，将相同类型的服务打包到相同的服务层，决不允许将不同类型的服务放到同⼀逻辑层，尽可能做到服务组合，⽽⾮迭代继承服务
在严格服务分层下，服务之间不能跨层调⽤，同时要保持服务的独⽴性
不同服务分层中，避免数据类型格式的转换，⽐如频繁的物理值和信号值之间转换是必须要避免的
性能属性代码必须尽可能的从应⽤功能逻辑代码中抽离，如果将两种代码混杂在⼀起，会导致架构难以扩展和维护，性能属性代码的更新，需要同步修正功能逻辑代码
建模分析和可视化仿真⼯具分析：提前识别风险和漏洞，尽可能简化软件开发
02
SOA架构设计
整车开发过程中，SOA架构师需要参与的阶段如下：
1）电⼦电器架构
SOA架构依托于车载以太⽹，以太⽹拓扑是所有SOA设计⼯作的前提条件，必须在项⽬启动时，⾸先确保是可落地SOA的电⼦电器架构，因此SOA架构师需要结合产品部门提供的产品特性，梳理出整车以太⽹架构的需求，从架构关注点、功能需求、兼容性和发展趋势等⽅⽅⾯⾯出发，和产品，功能架构、平台软件等相关同事共同确认电⼦电器架构，确定以太⽹主控芯⽚、通道数量、带宽等信息，现阶段，讨论最多的是域控制器架构或者Zonal架构，如下图所⽰，⾄于如何选择，这边就不介绍了，毕竟不同的OEM有⾃⼰的不同考量，关注点区别很⼤，但如果OEM暂时还没有域控制器架构或者Zonal架构的需求，也可以在座舱域率先落地局部SOA服务设计。
域控架构图(来⾃⽹络)
Zonal架构图(来⾃⽹络)
2）协议栈和软件架构
当整车SOA架构通信协议完成既定的以太⽹拓扑和选定的SOA服务协议，SOA架构师需要参与协议栈和软件架构的设计，通信关注点主要有：
整车软件架构设计
通信协议相关软件选择
是否需要AUTOSAR系统
⼯具选择
SOA架构师主导的过程如下：
1）SOA协议选择
作为整车SOA策略设计者，需要根据实际应⽤和条件选定合适的SOA服务通信协议，制定初步的服务通道策略，当下可供选择的SOC(Service-Oriented Communication)协议有SOME/IP，DDS，MQTT，
HTTP，协议区别如下：
特性SOME/IPDDSMQTTHTTP
通信机制Request/Response+订阅发布订阅发布订阅发布+BrokerRequest/Reply
是否轻量型相对于DDS来说，SOME/IP属于轻量型相对于HTTP来说，MQTT属于轻量型
soaClassic AUTOSAR⽀持占⽤⽐较⼤的资源不⽀持不⽀持
Adaptive AUTOSAR⽀持⽀持不⽀持REST模块
Linux/QNX⽀持⽀持⽀持⽀持
云端不⽀持需要DDS Web转换⽀持⽀持
当然协议的选择，很⼤程度上依赖供应商能够提供哪些SOC协议，这其中涉及很多妥协，因此最好在零部件定点前完成协议选择，以便针对所选择的SOC协议，对供应商提出⼀些具体的需求，同时作为定点供应商的依据。
2）SOA架构设计
SOA架构设计是整车开发的中间过程，需要遵循严格的输⼊输出模式，形成流程，确保刷选出所有影响架构的因素，提前规避架构风险和漏洞，同时在重新设计架构时，设计流程可以循环使⽤。
SOA架构设计的输⼊主要有：
Use case和应⽤场景
功能需求描述⽂档
⾮功能需求，如性能，安全，详细软件架构等⽂档
以太⽹系统设计
CAN⽹络拓扑和系统设计
云端资源
SOA架构设计输出主要有：
SOA架构重新定义后的use case⽂档
SOA架构重新定义后的功能描述⽂档
SOA架构策略规范
服务定义⽂档
服务开发⽂档
架构设计步骤，每个步骤都可以分开细化成更详细的过程，并⽀持不断迭代，最终产⽣最优化的应⽤架构：
I）梳理整车功能：将整车功能按照SOA架构思路，设计成独⽴可复⽤的服务，重构功能体系II）规划SOA架构：根据梳理后的整车功能，设计详细的SOA架构，设置性能属性，⽐如服务升级策略、安全策略、异常处理III）服务定义：定义不同类型的服务、服务接⼝、数据类型等IV）服务矩阵和Arxml设计：针对不同服务协议，定义服务之间的交互和通信⾏为，创建服务通信模型V）服务验证和仿真：服务矩阵和Arxml释放前，需要保证正确性，因此必须进⾏服务验证和仿真
在整个SOA架构设计过程中，SOA架构师需要将⾃⼰的设计思路，设计成果不断的同步和分享给相关⽅，从5个不同⾓度——4+1，不断评审和修正SOA架构：
4个⾓度落地SOA架构：
从功能逻辑⾓度，梳理后的SOA服务架构提供真实的软件框架
从过程⾓度，从服务设计到服务落地
从物理⾓度，将对应的服务和服务架构分配到对应的硬件ECU中
从开发⾓度，矩阵可明确指导开发，同时Arxml可以⼤⼤缩短服务开发时间
1个⾓度规划未来：
对服务进⾏开放，为未来应⽤提供可能
3）服务实现
完成SOA架构设计之后，SOA架构师的⼯作并没有就此结束，需要同步规划服务实现、联调和测试计划，制定和发布合理的时间计划，组织不同部门同事和供应商确认细节，不断的介绍、解释、分析⾃
⼰的设计，直⾄所有相关⼯程师理解和认可释放的服务和策略，同时跟踪解决SOA架构和服务实现问题，指导服务软件开发，把控整个实现进度。
⽬前我们的SOA架构设计已经接近尾声，即将投产，⼩伙伴们都棒棒哒！
⾄此，《浅谈整车SOA架构》四篇内容都已经分享完毕，感谢⼤家⽀持，这个系列的技术分享过程，我收获了很多，不仅对⾃⼰的技术体系有了更清晰的认识，也交到了很多朋友，从各位朋友⾝上学习到了很多很多，当然也更希望我的分享能带给⼤家⼀些启⽰。
未来，我将依然坚持在纯粹的技术分享道路上，同时脚踏实地的做我的技术，欢迎⼤家我技术交流。

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