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作者：zhengkai，分布式通信首席技术专家
当今的挪动利用都向着智能化和多样化方向倒退，例如 AI 辅助，VR/AR 利用，沉迷式游戏等。然而事实中的挪动设施，因为便携性要求受限于尺寸、电池容量以及温控等要求，往往在算力、能耗以及所反对的输入输出性能上无奈对智能化沉迷式体验的利用提供全方位的反对，导致很多利用场景难以失去实现。
为了解决挪动端算力瓶颈，HarmonyOS 跨端分布式计算应运而生，给用户带来易协同、低提早和高稳固的分布式体验。上面，咱们将对跨端分布式计算技术进行具体的剖析。
一、跨端分布式算力技术介绍
跨端分布式计算是 HarmonyOS 零碎利用分布式软总线和分布式计算引擎，提供多设施协同的跨端分布式计算能力。容许多个 HarmonyOS 设施协同计算和资源分担以及实时的任务调度。
如图 1 所示，跨端分布式计算的指标是：
能随时不便的发现和启用周边闲置的设施
将周边的设备组建成算力和差异化性能的资源池
为用户的高体验利用提供随需算力和特定能力的分布式卸载和协同能力
组合成能胜任各种新业务场景需要的超级终端
图 1 跨端分布式计算能力
简略一句话来概括就是“让算力在分布式超级虚构终端内高效、自在地流转”。
二、跨端分布式计算面临的挑战
后面介绍了 HarmonyOS 跨端分布式计算的整体概念，当初咱们来摸索一下跨端分布式计算面临的挑战。“跨端分布式计算面临的挑战就是无线不牢靠的网络环境”，因为在无线不牢靠的网络环境下，跨端分布式计算存在“难协同、高提早、低稳固”的问题。
难协同：因为分布式设施的差异性较大且端侧的各种输出 \ 输出设备的分布式协同无奈被平台暗藏，使得跨端分布式设施协同较难。
高提早：跨端分布式应用使本来设施内的通信变成设施间的无线通信，有可能减少端到端的时延，而近程过程通信的时延间接影响分布式并行计算的并行效率（或者叫并行减速比），导致跨端分布式应用运行提早高。
低稳固：在超级终端外部存在多设施协同作业间业务争抢，且因为无线频段开放性受到内部无关业务烦扰，使得分布式计算稳定性较低。
三、如何应答跨端分布式计算技术面临的挑战
你必定会好奇，HarmonyOS 如何应答挑战、解决问题？在无线不牢靠的网络环境下，为实现灵便、高效和稳固的跨端分布式计算能力，HarmonyOS 为开发者提供了“交融计算、极简协定及秩序化组网”的分布式计算能力解决方案。
- 交融计算
交融计算是 HarmonyOS 为开发者提供的高效算力框架，如图 2 所示。能够依据利用个性以及设施特色，主动计算出最优调度策略，使利用在计算过程中实时放弃最佳性能。同时，还提供极致的轻量化运行时，包含运行时的微秒级任务启动、空载时低资源占用，保障不同设施有足够的可调度余量，提供更高的并行减速比。
图 2 交融计算
- 极简协定
极简协定是 HarmonyOS 为开发者提供的极速接口，次要体现为极简 RPC 协定。
RPC，即近程过程调用，是分布式计算最外围的根底能力和根本通信原语，它是跨设施协同的外围组件。整个 RPC 的调用过程中，如图 3 所示，要害的瓶颈点有三个，别离是服务发现、序列化 / 反序列化及网络传输。上面，本文将从“序列化 / 反序列化”及“网络传输”来论述极简协定对分布式计算能力的影响（“服务发现”将不做介绍，因其并不间接影响算力施展。）
图 3 RPC 的调用过程
（1）序列化 / 反序列化：
序列化 / 反序列化就是将数据从“处理器了解的状态”转换成“通信和网络能解决的状态”的过程以及逆向过程，极简化该双向过程的要害则在于智能的解决好通信开销和压缩等。
HarmonyOS 通过使用大数据分析和数学建模的办法建设了一套智能的参数调优机制。针对例如游戏类和实时音视频类的利用做了定制的优化，实现百 KB 级别 RPC(反)序列化的计算侧和网络侧综合时延管制在 5ms 以内。
（2）网络传输：
D2D（Device to Device，设施到设施）即邻近终端设备之间间接进行通信的技术。在传统分布式应用场景下，设施间更多的采纳蓝牙或者 WIFI direct 等形式 D2D 的通信模型，过于厚重，协定的档次并非都必要，协定的接续和交互流程也不尽精简。
HarmonyOS 分布式系统采纳的极简 D2D 传输协定栈，相较于传统协定栈做了许多简化解决，包含压缩协定封装、减少协定解决的硬件亲和性，通过智能预测配合节电机制做预热解决，防止冷启动等。取得 5 -10 倍的压缩数据同步传输速度晋升，实现亚毫秒级的无线通信时延。
图 4 极简 D2D 协定
从图 4 能够看出，采纳 D2D 协定相较传统的 TCP 协定，长处如下：
缩短协定门路：精简协定解决流程，软件解决时延缩小 50%
缩小线程调度：缩小收发侧线程调度，线程调度时延缩小 55%
芯片按需预热：感知设施与业务状态，芯片解决时延缩小 80%。
- 秩序化组网
HarmonyOS 分布式软总线采纳秩序化组网机制，保障分布式计算的稳定性。通过实现独立的空域流量感知和调度引擎，依据业务 QoS、信道品质评估信息、队列信息，调配设施内数据包排队策略、发送时隙，管制发送速率。同时，在 HarmonyOS 的生态设施之间，利用软时钟同步技术，实现协定和软件层面模仿的时分复用分配机制，实现躲避互相烦扰的空口资源调度机制，极大的缩小了生态设施之间的互相烦扰，晋升了通信的稳定性。软时钟同步技术如图 5 所示，节点间协调工作和数据发送的时隙，分工夫片发送数据，确保分布式系统内数据传输不抵触同时又充分利用信道资源。
图 5 软时钟同步技术
四、跨端分布式计算技术利用案例
往年 HDC 大会的分布式游戏展区展现了一款华为与完满世界单干实现的基于 HarmonyOS 的分布式游戏《新笑傲江湖》。通过利用 HarmonyOS 跨端分布式计算技术，实现了均负载、高帧率、低时延的分布式游戏新形态。
- 分布式游戏模式
玩家在启动游戏时能够抉择单机运行模式或分布式运行模式，如图 6 所示。在分布式运行模式下，手机和 PC/ 笔记本通过无线连接，手机用于游戏操控、地图显示及配备设置，PC/ 笔记本通过 HDMI 向华为智慧屏输入显示游戏主场景。在游戏过程中，智慧屏全程晦涩运行 4K 分辨率，60 帧游戏画面，画质壮丽真切，媲美 3A 级端游体验，手机操作十分晦涩，甚至在多人打斗场景下，玩家简直感触不到操作提早。
图 6《新笑傲江湖》分布式版本
与传统的手机投屏相比，分布式游戏画质与帧率大幅晋升，发热显著升高，这种新的分布式游戏交互体验，带来了单手机设施齐全无法比拟的沉迷式体验。单机版本和分布式版本性能对比方图 7 所示
图 7 性能比照
- 分布式游戏要害
与大家熟知的投屏技术齐全不同，分布式游戏并不是将手机画面通过流媒体传输后在大屏镜像显示，而是将游戏工作进行了切分，在手机端仅运行游戏逻辑及局部简略的 2D UI 渲染工作，而将须要耗费大量资源的、简单的 3D 渲染工作通过分布式技术卸载到 PC 或者笔记本上执行，这样对游戏工作进行切分后，手机的负载变轻，重负载任务分配在高算力设施运行，不仅正当的利用各类设施资源，也给游戏玩家也带来媲美端游的游戏体验。如图 9 所示，展现了跨端分布式游戏 - 多屏多视角模式。
图 8 跨端分布式游戏 - 多屏多视角模式
完满世界副总裁崔铭示意：“本次与华为单干的分布式游戏演示在玩家群体中产生了很大反应，咱们也看到很多用户十分期待更多分布式游戏产品落地，并提出了诸多倡议，倒退的前景非常广阔”。据悉，除游戏利用外，HarmonyOS 后续还会拓展更多分布式算力协同的场景和利用，不断丰富超级终端外延。在“万物互联”时代，让咱们一起突破设想的边界，构想更美妙的将来。
以上就是本期的全部内容。
