HarmonyOS跨端分布式算力技術(shù)介紹

大家好，小科來為大家解答以上問題。HarmonyOS跨端分布式算力技術(shù)介紹這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、如今的移動(dòng)應(yīng)用正朝著智能化、多樣化的方向發(fā)展，如AI輔助、VR/AR應(yīng)用、沉浸式游戲等。

2、但在現(xiàn)實(shí)中，由于便攜性要求受限于尺寸、電池容量和溫度控制的要求，移動(dòng)設(shè)備往往無法在計(jì)算能力、能耗和支持的輸入輸出功能等方面為智能沉浸式體驗(yàn)的應(yīng)用提供全方位的支持，使得很多應(yīng)用場(chǎng)景難以實(shí)現(xiàn)。

3、為了解決移動(dòng)計(jì)算能力的瓶頸，鴻蒙系統(tǒng)跨終端分布式計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生，它給用戶帶來了易于協(xié)作、低延遲、高穩(wěn)定性的分布式體驗(yàn)。

4、接下來，我們將詳細(xì)分析跨端分布式計(jì)算技術(shù)。

5、一、跨端分布式計(jì)算技術(shù)介紹

6、跨終端分布式計(jì)算是鴻蒙系統(tǒng)系統(tǒng)利用分布式軟總線和分布式計(jì)算引擎提供多設(shè)備協(xié)作的跨終端分布式計(jì)算能力。

7、允許多個(gè)鴻蒙系統(tǒng)設(shè)備協(xié)調(diào)計(jì)算、資源共享和實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度。

8、如圖1所示，跨端分布式計(jì)算的目標(biāo)是：

9、方便隨時(shí)發(fā)現(xiàn)和啟用閑置的外圍設(shè)備。

10、將外圍設(shè)備構(gòu)建成計(jì)算能力和差異化功能的資源庫。

11、為用戶的高體驗(yàn)應(yīng)用程序提供具有按需計(jì)算能力和特定功能的分布式卸載和協(xié)作功能。

12、組合成一個(gè)能夠滿足各種新業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求的超級(jí)終端。

13、簡單一句話，就是“讓計(jì)算能力在分布式超級(jí)虛擬終端中高效自由流動(dòng)”。

14、第二，跨端分布式計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)

15、前面介紹了鴻蒙系統(tǒng)跨端分布式計(jì)算的總體概念。現(xiàn)在讓我們來探討一下跨端分布式計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)。

16、“跨終端分布式計(jì)算的挑戰(zhàn)是無線不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境”，因?yàn)樵跓o線不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，跨終端分布式計(jì)算存在“協(xié)調(diào)難、時(shí)延高、穩(wěn)定性低”的問題。

17、協(xié)作困難：由于分布式設(shè)備差異較大，端側(cè)各種輸入輸出設(shè)備的分布式協(xié)作無法被平臺(tái)隱藏，跨端分布式設(shè)備協(xié)作困難。

18、高時(shí)延：跨終端分布式應(yīng)用將原有設(shè)備中的通信變?yōu)樵O(shè)備間的無線通信，可能會(huì)增加端到端時(shí)延，而遠(yuǎn)程進(jìn)程通信的時(shí)延直接影響分布式并行計(jì)算的并行效率(或并行加速比)，導(dǎo)致跨終端分布式應(yīng)用運(yùn)行時(shí)延較高。

19、穩(wěn)定性低：超級(jí)終端內(nèi)多設(shè)備協(xié)同操作之間存在業(yè)務(wù)競爭，無線頻段開放性受外部無關(guān)業(yè)務(wù)干擾，分布式計(jì)算穩(wěn)定性低。

20、第三，如何應(yīng)對(duì)跨端分布式計(jì)算技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

21、你一定很好奇，鴻蒙系統(tǒng)是如何應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)和解決問題的？在無線不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，鴻蒙系統(tǒng)為開發(fā)者提供“融合計(jì)算、最小協(xié)議、有序組網(wǎng)”的分布式計(jì)算能力解決方案，以實(shí)現(xiàn)靈活、高效、穩(wěn)定的跨終端分布式計(jì)算能力。

22、1.融合計(jì)算

23、融合計(jì)算是鴻蒙系統(tǒng)為開發(fā)者提供的高效計(jì)算框架，如圖2所示。

24、根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)和設(shè)備特點(diǎn)，自動(dòng)計(jì)算最優(yōu)調(diào)度策略，使應(yīng)用在計(jì)算過程中實(shí)時(shí)保持最佳性能。

25、同時(shí)，它還提供了極致的輕量級(jí)運(yùn)行時(shí)，包括運(yùn)行時(shí)的微秒級(jí)任務(wù)啟動(dòng)和空載時(shí)的低資源占用，以確保不同設(shè)備有足夠的可調(diào)度余量，并提供更高的并行加速比。

26、2.最小協(xié)議

27、minimum協(xié)議是鴻蒙系統(tǒng)為開發(fā)者提供的一個(gè)非?？斓慕涌?，主要體現(xiàn)在Minimal RPC協(xié)議中。

28、RPC，即遠(yuǎn)程進(jìn)程調(diào)用，是分布式計(jì)算的核心基本能力和基本通信原語，是跨設(shè)備協(xié)作的核心組件。

29、在整個(gè)RPC調(diào)用過程中，如圖3所示，有三個(gè)關(guān)鍵瓶頸，即服務(wù)發(fā)現(xiàn)、序列化/反序列化和網(wǎng)絡(luò)傳輸。

30、接下來，本文將闡述

序列化/反序列化就是將數(shù)據(jù)從“處理器理解的形態(tài)”轉(zhuǎn)換成“通信和網(wǎng)絡(luò)能處理的形態(tài)”的過程以及逆向過程，極簡化該雙向過程的關(guān)鍵則在于智能的處理好通信開銷和壓縮等。

HarmonyOS通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析和數(shù)學(xué)建模的方法建立了一套智能的參數(shù)調(diào)優(yōu)機(jī)制。

33、針對(duì)例如游戲類和實(shí)時(shí)音視頻類的應(yīng)用做了定制的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)百KB級(jí)別RPC（反）序列化的計(jì)算側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)綜合時(shí)延控制在5ms以內(nèi)。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸：

D2D（Device to Device，設(shè)備到設(shè)備）即鄰近終端設(shè)備之間直接進(jìn)行通信的技術(shù)。

36、在傳統(tǒng)分布式應(yīng)用場(chǎng)景下，設(shè)備間更多的采用藍(lán)牙或者WIFI direct等方式D2D的通信模型，過于厚重，協(xié)議的層次并非都必要，協(xié)議的接續(xù)和交互流程也不盡精簡。

HarmonyOS分布式系統(tǒng)采用的極簡D2D傳輸協(xié)議棧，相較于傳統(tǒng)協(xié)議棧做了許多簡化處理，包括壓縮協(xié)議封裝、增加協(xié)議處理的硬件親和性，通過智能預(yù)測(cè)配合節(jié)電機(jī)制做預(yù)熱處理，避免冷啟動(dòng)等。

38、獲得5-10倍的壓縮數(shù)據(jù)同步傳輸速度提升，實(shí)現(xiàn)亞毫秒級(jí)的無線通信時(shí)延。

從圖4可以看出，采用D2D協(xié)議相較傳統(tǒng)的TCP協(xié)議，優(yōu)點(diǎn)如下：

縮短協(xié)議路徑：精簡協(xié)議處理流程，軟件處理時(shí)延減少50%

減少線程調(diào)度：減少收發(fā)側(cè)線程調(diào)度，線程調(diào)度時(shí)延減少55%

芯片按需預(yù)熱：感知設(shè)備與業(yè)務(wù)狀態(tài)，芯片處理時(shí)延減少80%。

3. 秩序化組網(wǎng)

HarmonyOS分布式軟總線采用秩序化組網(wǎng)機(jī)制，保障分布式計(jì)算的穩(wěn)定性。

45、通過實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的空域流量感知和調(diào)度引擎，根據(jù)業(yè)務(wù)QoS、信道質(zhì)量評(píng)估信息、隊(duì)列信息，分配設(shè)備內(nèi)數(shù)據(jù)包排隊(duì)策略、發(fā)送時(shí)隙，控制發(fā)送速率。

46、同時(shí)，在HarmonyOS的生態(tài)設(shè)備之間，利用軟時(shí)鐘同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)議和軟件層面模擬的時(shí)分復(fù)用分配機(jī)制，實(shí)現(xiàn)規(guī)避相互干擾的空口資源調(diào)度機(jī)制，極大的減少了生態(tài)設(shè)備之間的相互干擾，提升了通信的穩(wěn)定性。

47、軟時(shí)鐘同步技術(shù)如圖5所示，節(jié)點(diǎn)間協(xié)調(diào)任務(wù)和數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)隙，分時(shí)間片發(fā)送數(shù)據(jù)，確保分布式系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸不沖突同時(shí)又充分利用信道資源。

四、跨端分布式計(jì)算技術(shù)應(yīng)用案例

今年HDC大會(huì)的分布式游戲展區(qū)展示了一款華為與完美世界合作完成的基于HarmonyOS的分布式游戲《新笑傲江湖》。

50、通過利用HarmonyOS跨端分布式計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了均負(fù)載、高幀率、低時(shí)延的分布式游戲新形態(tài)。

1. 分布式游戲模式

玩家在啟動(dòng)游戲時(shí)可以選擇單機(jī)運(yùn)行模式或分布式運(yùn)行模式，如圖6所示。

53、在分布式運(yùn)行模式下，手機(jī)和PC/筆記本通過無線連接，手機(jī)用于游戲操控、地圖顯示及裝備設(shè)置，PC/筆記本通過HDMI向華為智慧屏輸出顯示游戲主場(chǎng)景。

54、在游戲過程中，智慧屏全程流暢運(yùn)行4K分辨率，60幀游戲畫面，畫質(zhì)絢麗逼真，媲美3A級(jí)端游體驗(yàn)，手機(jī)操作非常流暢，甚至在多人打斗場(chǎng)景下，玩家?guī)缀醺惺懿坏讲僮餮舆t。

與傳統(tǒng)的手機(jī)投屏相比，分布式游戲畫質(zhì)與幀率大幅提升，發(fā)熱顯著降低，這種新的分布式游戲交互體驗(yàn)，帶來了單手機(jī)設(shè)備完全無法比擬的沉浸式體驗(yàn)。

56、單機(jī)版本和分布式版本性能對(duì)比如圖7所示

2. 分布式游戲關(guān)鍵

與大家熟知的投屏技術(shù)完全不同，分布式游戲并不是將手機(jī)畫面通過流媒體傳輸后在大屏鏡像顯示，而是將游戲任務(wù)進(jìn)行了切分，在手機(jī)端僅運(yùn)行游戲邏輯及部分簡單的2D UI渲染任務(wù)，而將需要消耗大量資源的、復(fù)雜的3D渲染任務(wù)通過分布式技術(shù)卸載到PC或者筆記本上執(zhí)行，這樣對(duì)游戲任務(wù)進(jìn)行切分后，手機(jī)的負(fù)載變輕，重負(fù)載任務(wù)分配在高算力設(shè)備運(yùn)行，不僅合理的利用各類設(shè)備資源，也給游戲玩家也帶來媲美端游的游戲體驗(yàn)。

60、如圖9所示，展示了跨端分布式游戲-多屏多視角模式。

完美世界副總裁崔銘表示：“本次與華為合作的分布式游戲演示在玩家群體中產(chǎn)生了很大反響，我們也看到很多用戶非常期待更多分布式游戲產(chǎn)品落地，并提出了諸多建議，發(fā)展的前景非常廣闊”。

62、據(jù)悉，除游戲應(yīng)用外，HarmonyOS后續(xù)還會(huì)拓展更多分布式算力協(xié)同的場(chǎng)景和應(yīng)用，不斷豐富超級(jí)終端內(nèi)涵。

63、在“萬物互聯(lián)”時(shí)代，讓我們一起打破想象的邊界，構(gòu)想更美好的未來。

以上就是本期的全部內(nèi)容。

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。