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

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

3、為了解決移動計算能力的瓶頸，鴻蒙系統(tǒng)跨終端分布式計算應運而生，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。

4、接下來，我們將詳細分析跨端分布式計算技術(shù)。

5、一、跨端分布式計算技術(shù)介紹

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

7、允許多個鴻蒙系統(tǒng)設(shè)備協(xié)調(diào)計算、資源共享和實時任務調(diào)度。

8、如圖1所示，跨端分布式計算的目標是：

9、方便隨時發(fā)現(xiàn)和啟用閑置的外圍設(shè)備。

10、將外圍設(shè)備構(gòu)建成計算能力和差異化功能的資源庫。

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

12、組合成一個能夠滿足各種新業(yè)務場景需求的超級終端。

13、簡單一句話，就是“讓計算能力在分布式超級虛擬終端中高效自由流動”。

14、第二，跨端分布式計算面臨的挑戰(zhàn)

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

16、“跨終端分布式計算的挑戰(zhàn)是無線不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境”，因為在無線不可靠網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，跨終端分布式計算存在“協(xié)調(diào)難、時延高、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)作無法被平臺隱藏，跨端分布式設(shè)備協(xié)作困難。

18、高時延：跨終端分布式應用將原有設(shè)備中的通信變?yōu)樵O(shè)備間的無線通信，可能會增加端到端時延，而遠程進程通信的時延直接影響分布式并行計算的并行效率(或并行加速比)，導致跨終端分布式應用運行時延較高。

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

20、第三，如何應對跨端分布式計算技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

21、你一定很好奇，鴻蒙系統(tǒng)是如何應對挑戰(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“融合計算、最小協(xié)議、有序組網(wǎng)”的分布式計算能力解決方案，以實現(xiàn)靈活、高效、穩(wěn)定的跨終端分布式計算能力。

22、1.融合計算

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

24、根據(jù)應用特點和設(shè)備特點，自動計算最優(yōu)調(diào)度策略，使應用在計算過程中實時保持最佳性能。

25、同時，它還提供了極致的輕量級運行時，包括運行時的微秒級任務啟動和空載時的低資源占用，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)者提供的一個非?？斓慕涌?，主要體現(xiàn)在Minimal RPC協(xié)議中。

28、RPC，即遠程進程調(diào)用，是分布式計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RPC調(diào)用過程中，如圖3所示，有三個關(guān)鍵瓶頸，即服務發(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通過運用大數(shù)據(jù)分析和數(shù)學建模的方法建立了一套智能的參數(shù)調(diào)優(yōu)機制。

33、針對例如游戲類和實時音視頻類的應用做了定制的優(yōu)化，實現(xiàn)百KB級別RPC（反）序列化的計算側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)綜合時延控制在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)備之間直接進行通信的技術(shù)。

36、在傳統(tǒng)分布式應用場景下，設(shè)備間更多的采用藍牙或者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，通過智能預測配合節(jié)電機制做預熱處理，避免冷啟動等。

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

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)點如下：

縮短協(xié)議路徑：精簡協(xié)議處理流程，軟件處理時延減少50%

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

芯片按需預熱：感知設(shè)備與業(yè)務狀態(tài)，芯片處理時延減少80%。

3. 秩序化組網(wǎng)

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

45、通過實現(xiàn)獨立的空域流量感知和調(diào)度引擎，根據(jù)業(yè)務QoS、信道質(zhì)量評估信息、隊列信息，分配設(shè)備內(nèi)數(shù)據(jù)包排隊策略、發(fā)送時隙，控制發(fā)送速率。

46、同時，在HarmonyOS的生態(tài)設(shè)備之間，利用軟時鐘同步技術(shù)，實現(xiàn)協(xié)議和軟件層面模擬的時分復用分配機制，實現(xiàn)規(guī)避相互干擾的空口資源調(diào)度機制，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、軟時鐘同步技術(shù)如圖5所示，節(jié)點間協(xié)調(diào)任務和數(shù)據(jù)發(fā)送的時隙，分時間片發(fā)送數(shù)據(jù)，確保分布式系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸不沖突同時又充分利用信道資源。

四、跨端分布式計算技術(shù)應用案例

今年HDC大會的分布式游戲展區(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跨端分布式計算技術(shù)，實現(xiàn)了均負載、高幀率、低時延的分布式游戲新形態(tài)。

1. 分布式游戲模式

玩家在啟動游戲時可以選擇單機運行模式或分布式運行模式，如圖6所示。

53、在分布式運行模式下，手機和PC/筆記本通過無線連接，手機用于游戲操控、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景。

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

與傳統(tǒng)的手機投屏相比，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，帶來了單手機設(shè)備完全無法比擬的沉浸式體驗。

56、單機版本和分布式版本性能對比如圖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畫面通過流媒體傳輸后在大屏鏡像顯示，而是將游戲任務進行了切分，在手機端僅運行游戲邏輯及部分簡單的2D UI渲染任務，而將需要消耗大量資源的、復雜的3D渲染任務通過分布式技術(shù)卸載到PC或者筆記本上執(zhí)行，這樣對游戲任務進行切分后，手機的負載變輕，重負載任務分配在高算力設(shè)備運行，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。

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，除游戲應用外，HarmonyOS后續(xù)還會拓展更多分布式算力協(xié)同的場景和應用，不斷豐富超級終端內(nèi)涵。

63、在“萬物互聯(lián)”時代，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，希望對大家有所幫助。