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[科技] 华为鸿蒙内核,如何突破6微秒的理论极限?

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李卫东 发表于 2024-6-8 07:00:00 | 显示全部楼层
 
华为鸿蒙内核,若何冲破6微秒的理论极限? 第1张图片





作者
 
|
 庄则良

来历 | 心声社区、
蓝血
究(lanxueyanjiu)



华为鸿蒙内核,若何冲破6微秒的理论极限? 第2张图片


2012尝试室战地豪杰会分享时辰


我和华为的缘分隔始于2018年的冬季,那时我还默许支流操纵系统就是Linux和Windows,但是OS内核尝试室的操纵系统专家雷继棠的一通电话改变了我的想法。


“华为正在做一个纯自研的操纵系统,采用微内核架构,由陈海波教授率领国内外学术界、产业界多名操纵系统范畴学者、专家结合研发,方针就是打造中国自研的OS(操纵系统)内核,与Linux和Windows三分全国。”


这一会儿激起了我的爱好。打造全新的操纵系统可是大手笔,假如能把这个整大白,那可是足以载入史册的大事!


那时的向往仍记忆犹新,一转眼,我已经加入鸿蒙内核四年多了。


01

被频频打回的代码

我记着了这四“不”



2019年3月,刚加入中心软件院OS内核尝试室时,我便感遭到了部分浓浓的技术空气。团队“含博量”超高,博士占比到达40%。技术大牛近在天涯,比如我的邻桌就是Linux社区某范畴的mAIntainer(保护员)。就这样,我忐忑地起头了边恶补、边理论的摸索期。


很快,我在鸿蒙内核调剂组接到的第一个使命来了,承当微核中的核间中断IPI通讯模块的设想开辟工作。虽然没有这方面的经历,但我还是凭仗对该机制的熟悉,又趁着刚加入组内的“蜜月期”,一个劲地奋勇争先,不出两个星期就写出了可用的版本。


在我看来,我的代码“作品”既合适功用要求,又可以经过用例防护网,完全满足要求,我心里难免有点儿洋洋得意,没想到committer楠哥检视后,提了三个定见,随后间接爽性地说:“重写吧。”我顿时傻眼,原本对自己的设想信心满满,成果辛辛劳苦写了半个月,一会儿被否认,我有些懊恼和不甘。我仔细看起了检视定见,发现这其中最大的题目是三个字——“不婚配”。作品既不合适编程标准,又只范围在自己的功用,没有斟酌设想的整体性,就比如在研讨所里盖了一间小木屋,不管是气概还是功用,都没法婚配要求。


我起头有些服气了,意想到写代码光有热情还不够,更要有过硬的专业才能。为了可以改好这段代码,我几近把自己封锁起来,一点点琢磨微核代码,慢慢优化设想,那段时候,我甚至做梦时眼前都是一行行浮动的代码。


很快我就交出了第二份答卷,但是,故事的成长并没有设想中顺遂,我迎来了第二次被打回,此次的缘由也是三个字——“不周全”,里面很多场景没有斟酌到。就像屋子虽然建好了,可是没有沙发,舒适度上大打折扣。但此次我没有一丝沮丧,反而布满了动力,由于钻进去了,兴趣也就来了。


我那时只要一个想法,就是好好打磨这张答卷。随着不竭连成一气,一次次跟楠哥对齐设想,我快速吸收改良定见,交往返回改了四版,同时对编码的思考也越来越深入。与此同时,我对代码的酷爱与了解也一日千里,常常遭受困难,城市想起楠哥的那句话:“内核是要延续演进10年以上的,一定要严酷控制架构腐蚀。”


死磕两个月后,代码终究到达标准,最初合入主线时,我长长地舒了一口气。这场砥砺中,我学到了写代码要避免“不婚配”“不周全”“不充实”“不合适”,在我后续的编码生活里时辰提醒着我:在设想进程中,我们不但要把功用实现出来,更要斟酌一切益用的场景,在整体设想分歧性的根本上,严酷保证新功用与原有功用的分歧性。


华为鸿蒙内核,若何冲破6微秒的理论极限? 第3张图片


加入三丫坡攻关时代的留影


02

投身三丫坡攻关

巧解六微秒困难



这两年,在华为纯技术团队里,我比力外向的性情和堆集的构造治理才能都获得了发挥,起头承当鸿蒙内核调剂组的PL(以及项目负责人)工作。说来也巧,率领团队的第一年,同时发生了两件大事,接到了职业生活最艰难的使命令——攻关HPE(高性能履行情况)低时延和介入三丫坡攻关,研讨“夹杂关键性时延”,现在回头看,一切都是最好的放置。


时延是指数据大概号令从一端传送到另一端所需要的时候,它在各类场景中都很是关键,比如在智能制造场景中,假如我们能将时延从50微秒收缩到25微秒,那末它的控制精度便可以做到从10微米到1微米,相当于头发丝的1/7到1/70,从而实现机械臂从打造金属到建造光学器件的跨越。


由于下降时延可以大猛进步方针效能的代价,很多行业对它有着激烈的诉求,此次碰到的应战,就是处理客户的原始诉求——以软件取代硬件,让时延可以在数通装备中快速响应,而且被精准控制。


实在这个诉求难以实现,就连客户心里也没底,对全部业界来说都是一个庞大的困难。但我听完,感觉时延的课题很是有代价,便冷静记了下来。那时我正投身三丫坡攻关傍边,在操纵系统特战1队中研讨“夹杂关键性时延”课题,我发现这事也答应以用我们攻关的课题来处理。因而我抱着“世上无难事,只要肯攀缘”的想法,起头了尝试。


时延的下降是有价格的,全面地追求低时延也会下降系统整体吞吐量。针对智能制造、电网等需在同一个硬件上摆设多品种型使命的场景,“夹杂关键性时延”就比如给拥堵的车流停止了车道分别,时延要求高的使命走快车道,时延要求低的使命走快车道,以综应时延最大限度削减对整体吞吐量的影响。


想到这,我已火烧眉毛付诸行动。我拉上各个范畴模块专家,大师一路集结三丫坡,攻关“夹杂关键性时延”根技术,我们将OS范畴内的调剂、中断、进程间通讯和虚拟化等关键模块结合起来建立关键途径的快车道。


那时大师信心满满,但当全部计划推动到间隔使命令完成刻日一个月左右时,焦点的阻塞困难出现了——6微秒的理论极限。


我们需要处置的电路波形显现周期性,开初我们以为只要在周期节点停止检测使命,波段便可以一般运转。但是,经过周密地分析,原本158微秒的周期绝大部分时候都要用来模拟计较,留给操纵系统的节点时候只要6微秒的波动范围,这个行动曩昔是由硬件完成,可以说是大大超越了软件才能和OS调剂机制的理论极限。


困难一会儿压在心头,非论哪类法子城市致使波形模拟的不正确,我起头有些苍茫了,但还是强行给自己积极的心理暗示,不管怎样都要“啃”下来。


此日早晨,一向挖空心机苦苦思考的我实在扛不住饥饿,和同组的兄弟一路点了个外卖,见他还在忙,我顺便帮他的也拿了。返来后他玩笑道:“感激兄弟,原本我要多跑一趟,现在你一趟搞定!”此话一出,我俩似乎不谋而合想到了什么,莫名兴奋起来,我看到他的眼睛里闪灼着光辉的光芒。时延使命并不是非要等前一个完成才开启下一个,就像两个波段原本都有自己的工作,但既然检测使命采用按时计划,操纵系统可预知它何时发生,也就意味着有能够“预备动身”?我有一种激烈的预见,这计划可行!三丫坡的夜景,在那天早晨分外的美丽。


因而我们构想了一个预抵偿计划,经过建立营业负载的模子来提早识别周期内使命的负载压力,计较周期到达所需时候,随之即可以精准地猜测出调剂的时延,从而提早启动。


没多久,我们便完成了静态抵偿的自顺应反应式算法,实现了周期肇端点的精准识别。我们简直可以猜测出OS调剂的时延,并在使命周期内提早启动,确保周期可以稳定在6微秒内叫醒。我们还发现,这样操纵几近能100%模拟成功,不管是空载还是满载测试,Demo都能打出合适要求的波段,可以完成DSP(数字信号处置器)器件周期的完善替换,我感应一阵史无前例的冲动!


我深知技术绝不能只逗留在理论层面,利用在公司的其他范畴,实现技术外溢代价才是鸿蒙内核的归宿。经过不竭打磨,我们的低时延技术也实现了商用落地。


华为鸿蒙内核,若何冲破6微秒的理论极限? 第4张图片


三丫坡1分队复盘合影


03

我们的技术成了焦点卖点



2023年,低时延技术随着鸿蒙内核在数通场景新lite平台上实现初次商用。这不但面临着架构冲击、平台场景不熟悉等题目,还要到达范围商用的质量和要求;其次,在Linux场景评价明白做不到的小型化题目,要在鸿蒙内核上寻觅技术冲破偏向,以处理产物本钱的痛点题目。困难相继而来,就像要在茫茫荒原中斥地出一条快速通道,真是布满应战。


但困难并不会成为我们进步的障碍,史无前例的应战更是激起了团队的斗志,我们敏捷投入状态,只要找准焦点诉求,就能扯开“城墙口”。


因而,我们决议先跟产物线的同事们聊一聊。马不停蹄奔赴南京,在与客户一路完成了一场剧烈的脑筋风暴后,我们把一切想到的题目和灵感都记录下来,巨细无遗,逐一霸占。


那段时候,客户的会议室成了我们的驻扎点,在“不时跟进、事事回应”的频频相同中,我们和客户逐步构成了结合作战队机制。结合作战队用时3个月的前后三次集合攻关,我们不但快速将“夹杂关键性时延”落地到产物,保障了产物转发性能超越友商数倍;还识别到园区产物小型化是焦点合作力,经过三丫坡攻关的专家团队挖掘技术点落地到产物中,实现装备内存从150兆降到100兆的极致优化;最初在结合作战队时代闭环了OS相关版本80%的题目,将版本上可维可测诉求和期望充实对齐,我们的才能和版本题目单流速获得了庞大提升,还获得了数通产物线的“众志成城”进献奖。“结合作战队”的机制也作为优异运作机制归入项目平常治理中,延续为项目作出进献。


你能够迷惑,只是双方交换一下,为什么可以发生这么大的改变?我们逼真地感遭到,深入的思惟碰撞、积极的充实交换,可以进步处理题目标热情和志愿。做普通而巨大的事,你不是一小我,而是一群人,群策群力、众志成城的气力是无穷大的。


在2023韶华为中国合作伙伴大会上,看到华为为了更好地满足中小企业数字化转型的需求,支持分销伙伴营业拓展,正式公布面向分销市场全新子品牌“华为坤灵”。其中,我们的技术“低时延多核转发N倍、营业持续不中断”成为数通产物的焦点卖点,满满的自豪感油但是生。


在完成鸿蒙内核数通商用版本方针的同时,我也在不竭思考若何让产物合作力延续领先,若何让操纵系统更好地办事产物构建出差别化合作力,以支持下一步的佳构旗舰产物,实现多个场景的海量发货,助力公司成长。在这条布满应战的门路上,我们能做的就是不竭走到客户前面去,用鸿蒙内核为极限挑疆场景翻开逃生通道。


在积极构造各方交换、深入领会营业形状及痛点后,我们建立了结合的托付系统和防护网,强有力地保障了商用质量;连系三丫坡攻关,与技术专家们一同霸占技术困难,将技术转化到商用托付版本,助力产物合作力告竣。


2023年4月16日,华为智能汽车处理计划公布会上,华为公布了智能座舱,其中超低时延、快速启动这两个焦点卖点,就是操纵了肯定性低时延的根技术。低时延的根本兵器冲破,可利用的场景也远不止于此,在计较场景的计较才能提升、在终端手机HarmonyOS上的跟手性利用,鸿蒙内核的低时延将有无穷能够,我非常期待它在未来的每一次全新亮相!


04

后  记



虽然加入华为只要短短四年,但这却是我成长最快的四年,从调剂范畴的技术小白到下层主管,从自己钻研到率领团队霸占技术困难、商用落地,一步步成长革新了我对技术和代价的认知。


我很光荣可以加入鸿蒙内核团队,公司的大平台和时代的大布景赋予了它更多的意义。也许你会问我为什么如此布满期许,答案固然是——我深信鸿蒙内核会成为天下的更优挑选。瞻仰星空,踏踏实实,我将秉持必胜的信心,专心将技术做到极致。


最初,我想用OS内核尝试室每一位伙伴的胡想结尾:让鸿蒙内核走进每一部手机、每一辆汽车、每一座基站、每一个收集装备、每一朵云,万物互联的智能天下从鸿蒙内核起头!


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搜搜哦去 发表于 2024-6-9 07:52:07 | 显示全部楼层
 
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小虫子在刷牙 发表于 2024-6-9 23:47:44 | 显示全部楼层
 
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王泽维爸爸 发表于 2024-6-9 23:47:54 | 显示全部楼层
 
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万事如易 发表于 2024-6-10 09:01:06 | 显示全部楼层
 
希望国产越来越好[点赞][点赞][点赞]
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