QNX之于智能汽车 正如微软之于电脑

2022年1月4日，黑莓7.1 OS、黑莓10软件、黑莓PlayBook OS 2.1及更早版本已经停止服务。黑莓手机2022年“砖头”登陆，以高安全性、长续航、实体按键为标志的功能机时代似乎真的过去了。

图片来源:黑莓官网

然而，以安全、稳定和可靠著称的黑莓QNX操作系统正迎来增长趋势。黑莓大中华区首席代表董表示，如果把汽车比作电脑的组合，作为电脑管家的操作系统显然是必不可少的。尤其是对于以安全为核心属性的汽车电脑群体，同样以安全为基因的黑莓QNX自然与之契合:

2022年，Strategy Analytics的数据显示，全球超过2.15亿辆汽车配备了黑莓QNX。

图片来源:黑莓QNX官网

软件定义的基石——操作系统

随着智能汽车的发展，汽车的整体功能成倍增长。如果仍然沿用“一个ECU控制一个功能”的模式，仅通信线束的增加就将使汽车重量增加10%，“功能划分、区域控制、中央计算”的架构模式也已经出现，进一步带来软件数量的增加和软硬件解耦的趋势。

麦肯锡调查数据显示，与2010年的7%相比，2016年汽车软件驱动者在全球车辆结构中的比例上升至10%，预计2030年这一比例将达到30%。从规模来看，全球汽车软件市场将从2020年的350亿美元增长到840亿美元。

1/3软件驱动是什么概念？传统汽车要在路上跑，不仅需要成千上万个机械零件，还需要人脑来做核心决策，而智能汽车则是用AI算法代替部分人脑，从而提高驾驶体验。所以有一种说法，把汽车向智能化的进化趋势比喻成“用几万个代码代替几万个零件”。

以自动驾驶功能领域为例，为了实现自动泊车，需要摄像头、雷达等传感器采集车辆周围的信息，打包后返回决策端。中央计算平台驱动算法匹配场景，并向执行端发送指令，控制其完成停车。在这个过程中，驾驶员只需要点击停车功能按钮，那么指令是如何通过软硬件层传递的呢？谁来决定资源分配的优先级？这需要操作系统的参与。

看门人vs全职管家

伴随着科技大潮出生的Z世代，对操作系统会有一个基本的认识:易操作，易偷懒。这也是智能手机诞生的最初背景——任何让操作复杂化的步骤都需要被剔除，便捷是第一属性。

但是，就像在芯片领域一样，操作系统要想从消费级变成“铁打”级，首先属性必须改变，其定位自然会从“专职管家”变成“看门人”。

值得注意的是，由于功能的多样性和操作的复杂性，与操作系统始终主导全局的手机相比，汽车就像是一个有着众多关卡的堡垒。涉及抗击外敌、调动军队的领域需要反应及时、忠诚度高的QNX，协调日常生活、邀请客人的领域需要多线程切换、操作灵活的Linux。

这也是QNX在功能安全要求高的自动驾驶域控制和驾驶舱域控制领域如此受欢迎的原因。

事实上，根据汽车标准委发布的车辆操作系统标准体系，汽车搭载的操作系统按其应用功能可分为三类:对车辆动力系统、底盘系统、车身系统等传统车辆控制领域要求高实时性、高计算能力、功能和信息安全性的安全车辆控制操作系统；面向智能驾驶领域，要求高安全性和可靠性的智能驾驶操作系统；信息娱乐和智能驾驶舱的车载操作系统，对安全性和可靠性要求不高。

图片来源:黑莓QNX

从“全职管家”到“看门人团队”的转变带来的第一个问题是:如何让同一硬件平台上的多个操作系统和平共处，不争夺资源，保证决策的顺利进行？虚拟化技术(Hypervisor)应运而生:为管家划分房间和职责。

虚拟化技术可以模拟一个硬件系统功能齐全，环境完全隔离的计算机系统。不同安全级别的应用可以在虚拟机上使用同一个硬件计算平台，不同的操作系统也可以在这个平台上灵活运行，各司其职，从而实现关键任务、硬实时应用和安全要求低的程序之间的隔离运行。

车辆虚拟化领域的主流技术提供商有两家，一家是以英特尔和Linux基金会为首的ACRN，另一家是黑莓的QNX Hypervisor。值得注意的是，QNX Hypervisor是市场上唯一通过ASIL D级功能安全级别的虚拟化操作系统。

图片来源:黑莓QNX官网

安全——黑莓QNX的基因

2010年，黑莓正式从哈曼集团收购QNX软件公司，先后打造了实时操作系统、安全操作系统、车载信息娱乐平台、数字驾驶舱平台、Hypervisor等产品。董表示，黑莓率先在汽车驾驶舱领域进行部署。现阶段，黑莓QNX已经基本控制了一芯多屏数字驾驶舱国内99%以上的市场份额。

随着辅助驾驶和自动驾驶的发展势头越来越大，黑莓QNX公司从2019年开始与国内外主机厂合作，进入自动驾驶域控制领域。基于QNX内核，已内置于多家知名OEM厂商的各种机型中。

目前，黑莓QNX公司是远程信息处理、信息娱乐、音响和仪表板系统的领先供应商。其图像监控系统通过了ASIL B认证，而IPC模块和QNX Hypervisor通过了ASIL D认证。值得注意的是，黑莓QNX的安全认证包括操作系统内核、库、工具链、应用等一整套程序，严格区分产品的普通版本和功能安全版本的接口。

图片来源:黑莓QNX

黑莓QNX的功能安全操作系统包含许多通过功能安全认证的组件，以及功能安全用户手册和用户案例。《功能安全用户手册》是一份数千页的文件，包含各种API的描述。从灾难发生的可能性、严重性和可恢复性三个维度，对API在不同应用场景下的使用进行建议和限制。

优秀的技术和产品必须打破客户需求之间的信息壁垒，从提供定制服务到输出产品，这也是黑莓QNX坚持的方向。正如董所强调的:“黑莓是一家服务驱动型公司。现在开发的每一款产品，之前都经过国内外主机厂的测试，都是基于国内外主机厂的需求。”

使用QNX进行开发是一个加法过程。

董认为，真正走向软件定义汽车有三个前提:一是标准化硬件平台的大规模应用；二是计算能力的嵌入，以及后期通过OTA开发其潜力；第三，软件标准化平台的开发。

但以上三点都是解决“快”的问题，不能解决“稳”的问题。随着软件比例和系统复杂度的增加，对功能安全性的要求也将不断提高。董说，从个人经验来看，一个项目一般有四个阶段:一是满足功能，解决问题；二是提高性能，解决好坏问题；第三是保证安全，也就是不稳定的问题；四是更进一步，考虑长治久安。

黑莓QNX存在的意义在于帮助OEM厂商快速寻求稳定。董说:“使用QNX进行开发是一个加法过程”，与开源系统内核的开发经验不同。秉承“时空隔离、消息及时、传输监控”的设计理念，QNX采用分布式系统，在保密性、完整性、可验证性、可用性、防篡改、最小权限等方面得到了保障，具有功能安全和信息安全的特点。与开源系统相比，QNX更容易申请技术版权保护。

从分布式E/E电子电气架构到域集成趋势，产业链上下游企业首先经历了域内仪表控制设备的集成，现在正在经历感知、决策等控制器的集成，即将迎来一场芯片集成的伟大计算技术革命。在“一体化”的大趋势下，汽车这个“超级计算机集群”尤其需要QNX这样安全可靠的把关人，做好自下而上的安全把关。

在智能汽车时代，黑莓QNX注重功能安全的定位是什么？或许《时代》杂志曾预言:“QNX对于智能汽车就像微软对于电脑一样。”

图片来源:Gerd Altmann发布在Pixabay的免费图片区。

(以上内容根据2022年8月26日盖世汽车主办的2022中国汽车信息安全与功能安全大会上，黑莓大中华区首席代表董发表的题为《车载级操作系统——汽车电子功能安全的基石》的主题演讲进行理解和整理。)2022年1月4日，黑莓7.1 OS、黑莓10软件、黑莓PlayBook OS 2.1及更早版本已经停止服务。黑莓手机2022年“砖头”登陆，以高安全性、长续航、实体按键为标志的功能机时代似乎真的过去了。

图片来源:黑莓官网

然而，以安全、稳定和可靠著称的黑莓QNX操作系统正迎来增长趋势。黑莓大中华区首席代表董表示，如果把汽车比作电脑的组合，作为电脑管家的操作系统显然是必不可少的。尤其是对于以安全为核心属性的汽车电脑群体，同样以安全为基因的黑莓QNX自然与之契合:

2022年，Strategy Analytics的数据显示，全球超过2.15亿辆汽车配备了黑莓QNX。

图片来源:黑莓QNX官网

软件定义的基石——操作系统

随着智能汽车的发展，汽车的整体功能成倍增长。如果仍然沿用“一个ECU控制一个功能”的模式，仅通信线束的增加就将使汽车重量增加10%，“功能划分、区域控制、中央计算”的架构模式也已经出现，进一步带来软件数量的增加和软硬件解耦的趋势。

麦肯锡调查数据显示，与2010年的7%相比，2016年汽车软件驱动者在全球车辆结构中的比例上升至10%，预计2030年这一比例将达到30%。从规模来看，全球汽车软件市场将从2020年的350亿美元增长到840亿美元。

1/3软件驱动是什么概念？传统汽车要在路上跑，不仅需要成千上万个机械零件，还需要人脑来做核心决策，而智能汽车则是用AI算法代替部分人脑，从而提高驾驶体验。所以有一种说法，把汽车向智能化的进化趋势比喻成“用几万个代码代替几万个零件”。

以自动驾驶功能领域为例，为了实现自动泊车，需要摄像头、雷达等传感器采集车辆周围的信息，打包后返回决策端……中央计算平台驱动算法匹配场景，并向执行端发送指令，控制其完成停车。在这个过程中，驾驶员只需要点击停车功能按钮，那么指令是如何通过软硬件层传递的呢？谁来决定资源分配的优先级？这需要操作系统的参与。

看门人vs全职管家

伴随着科技大潮出生的Z世代，对操作系统会有一个基本的认识:易操作，易偷懒。这也是智能手机诞生的最初背景——任何让操作复杂化的步骤都需要被剔除，便捷是第一属性。

但是，就像在芯片领域一样，操作系统要想从消费级变成“铁打”级，首先属性必须改变，其定位自然会从“专职管家”变成“看门人”。

值得注意的是，由于功能的多样性和操作的复杂性，与操作系统始终主导全局的手机相比，汽车就像是一个有着众多关卡的堡垒。涉及抗击外敌、调动军队的领域需要反应及时、忠诚度高的QNX，协调日常生活、邀请客人的领域需要多线程切换、操作灵活的Linux。

这也是QNX在功能安全要求高的自动驾驶域控制和驾驶舱域控制领域如此受欢迎的原因。

事实上，根据汽车标准委发布的车辆操作系统标准体系，汽车搭载的操作系统按其应用功能可分为三类:对车辆动力系统、底盘系统、车身系统等传统车辆控制领域要求高实时性、高计算能力、功能和信息安全性的安全车辆控制操作系统；面向智能驾驶领域，要求高安全性和可靠性的智能驾驶操作系统；信息娱乐和智能驾驶舱的车载操作系统，对安全性和可靠性要求不高。

图片来源:黑莓QNX

从“全职管家”到“看门人团队”的转变带来的第一个问题是:如何让同一硬件平台上的多个操作系统和平共处，不争夺资源，保证决策的顺利进行？虚拟化技术(Hypervisor)应运而生:为管家划分房间和职责。

虚拟化技术可以模拟一个硬件系统功能齐全，环境完全隔离的计算机系统。不同安全级别的应用可以在虚拟机上使用同一个硬件计算平台，不同的操作系统也可以在这个平台上灵活运行，各司其职，从而实现关键任务、硬实时应用和安全要求低的程序之间的隔离运行。

车辆虚拟化领域的主流技术提供商有两家，一家是以英特尔和Linux基金会为首的ACRN，另一家是黑莓的QNX Hypervisor。值得注意的是，QNX Hypervisor是市场上唯一通过ASIL D级功能安全级别的虚拟化操作系统。

图片来源:黑莓QNX官网

安全——黑莓QNX的基因

2010年，黑莓正式从哈曼集团收购QNX软件公司，先后打造了实时操作系统、安全操作系统、车载信息娱乐平台、数字驾驶舱平台、Hypervisor等产品。董表示，黑莓率先在汽车驾驶舱领域进行部署。现阶段，黑莓QNX已经基本控制了一芯多屏数字驾驶舱国内99%以上的市场份额。

随着辅助驾驶和自动驾驶的发展势头越来越大，黑莓QNX公司从2019年开始与国内外主机厂合作，进入自动驾驶域控制领域。基于QNX内核，已内置于多家知名OEM厂商的各种机型中。

目前，黑莓QNX公司是远程信息处理、信息娱乐、音响和仪表板系统的领先供应商。其图像监控系统通过了ASIL B认证，而IPC模块和QNX Hypervisor通过了ASIL D认证。值得注意的是，黑莓QNX的安全认证包括操作系统内核、库、工具链、应用等一整套程序，严格区分产品的普通版本和功能安全版本的接口。

图片来源:黑莓QNX

黑莓QNX的功能安全操作系统包含许多通过功能安全认证的组件，以及功能安全用户手册和用户案例。《功能安全用户手册》是一份数千页的文件，包含各种API的描述。从灾难发生的可能性、严重性和可恢复性三个维度，对API在不同应用场景下的使用进行建议和限制。

优秀的技术和产品必须打破客户需求之间的信息壁垒，从提供定制服务到输出产品，这也是黑莓QNX坚持的方向。正如董所强调的:“黑莓是一家服务驱动型公司。现在开发的每一款产品，之前都经过国内外主机厂的测试，都是基于国内外主机厂的需求。”

使用QNX进行开发是一个加法过程。

董认为，真正走向软件定义汽车有三个前提:一是标准化硬件平台的大规模应用；二是计算能力的嵌入，以及后期通过OTA开发其潜力；第三，软件标准化平台的开发。

但以上三点都是解决“快”的问题，不能解决“稳”的问题。随着软件比例和系统复杂度的增加，对功能安全性的要求也将不断提高。董说，从个人经验来看，一个项目一般有四个阶段:一是满足功能，解决问题；二是提高性能，解决好坏问题；第三是保证安全，也就是不稳定的问题；四是更进一步，考虑长治久安。

黑莓QNX存在的意义在于帮助OEM厂商快速寻求稳定。董说:“使用QNX进行开发是一个加法过程”，与开源系统内核的开发经验不同。秉承“时空隔离、消息及时、传输监控”的设计理念，QNX采用分布式系统，在保密性、完整性、可验证性、可用性、防篡改、最小权限等方面得到了保障，具有功能安全和信息安全的特点。与开源系统相比，QNX更容易申请技术版权保护。

从分布式E/E电子电气架构到域集成趋势，产业链上下游企业首先经历了域内仪表控制设备的集成，现在正在经历感知、决策等控制器的集成，即将迎来一场芯片集成的伟大计算技术革命。在“一体化”的大趋势下，汽车这个“超级计算机集群”尤其需要QNX这样安全可靠的把关人，做好自下而上的安全把关。

在智能汽车时代，黑莓QNX注重功能安全的定位是什么？或许《时代》杂志曾预言:“QNX对于智能汽车就像微软对于电脑一样。”

图片来源:Gerd Altmann发布在Pixabay的免费图片区。

(以上内容根据2022年8月26日盖世汽车主办的2022中国汽车信息安全与功能安全大会上，黑莓大中华区首席代表董发表的题为《车载级操作系统——汽车电子功能安全的基石》的主题演讲进行理解和整理。)

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