0 前言

汽车行业正在经历数十年来最重要的转型。硬件、软件能力、AI辅助开发、互联互通和边缘计算的进步正在改变车辆的开发、部署和维护方式。随着汽车变得越来越智能化和互联化，软件已成为创新和差异化的主要驱动力。这一转变标志着“软件定义汽车”的兴起，其中功能和价值主要通过软件而非硬件实现。

汽车现在被期望像不断发展的软件平台一样运行。要满足这一期望，汽车制造商需要重新审视传统的开发模式及其技术选择，如图1所示。云原生开发、协作和适应性不再是可选项——它们是业务的必然要求。开源技术在实现这一转型中发挥着核心作用，提供适合现代汽车系统的协作、可扩展和灵活的解决方案。

图1 车路云协同

1 变革已非常迫切

传统的汽车开发在很大程度上仍然是顺序性的，硬件在固件和软件开发开始之前就已经定型。这种方法引入了不必要的延迟并限制了重用。依赖硬件的专有操作系统限制了可移植性，并在平台需要演进时增加了开发工作量。这些系统往往也不适合云原生开发，原因在于它们具有遗留的工具链、生态系统支持有限和人才短缺。它们专为静态部署和固定功能设备设计，通常缺乏支持迭代、云集成软件工程所需的工具、流程和模块化。

随着硬件在代际之间快速演进，这些紧密耦合的系统限制了以前软件创新的重用，迫使团队为每一次硬件迭代重新设计解决方案。结果是上市时间缓慢、成本上升，以及生产后软件更新难以扩展，导致竞争力下降。更新车载软件通常需要定制的工程工作，这增加了复杂性和维护开销。随着车辆越来越依赖软件并在其生命周期内持续创新，这种模式变得不可持续。

为了满足现代需求，汽车制造商需要支持模块化架构、一致的虚拟验证和空中下载（OTA）更新的基础和技术。这些能力对于安全、可靠和持续演进的汽车软件至关重要。

2 将开源作为战略基础

为了应对传统开发模式的挑战，开源为现代汽车软件开发提供了经过验证且适应性强的基础。通过采纳开放标准和共享组件，行业参与者可以减少重复工作，加速创新，并避免供应商锁定，尤其是在操作系统和中间件等非差异化层。

开源还加速了“左移”实践——在开发生命周期的早期启动集成和验证。团队可以在硬件可用之前先在虚拟环境中模拟真实世界场景，从而降低整体集成风险并缩短反馈周期。尽管一些专有系统支持虚拟环境，但开发人员仍必须就开发许可权进行协商，而通过开源的上游可访问性，开发人员可以立即开始早期开发和验证。此外，开源为生态系统内的开放协作打开了大门，这可以产生共享平台软件，进一步“左移”集成时间线并促进软件重用。

此外，开源符合现代软件工程实践，例如容器化开发、自动化流水线和DevOps CI/CD。开源通常会提高模块化特性、开放API，并提供更大的遵守标准的机会。这些能力构成了跨平台和程序的、可扩展、可互操作和可重用软件的支柱。相比之下，许多遗留的专有操作系统——最初为静态、固定功能使用而设计——往往缺乏模块化特性、开放接口，并且错过了协作努力和共享专业知识带来的各种优势，而这些优势是通过透明性实现快速创新、提高质量和安全所需。

重要的是，开源基础支持软件资产的更长寿命和可移植性。这使得汽车制造商能够在不同代次的车辆中重用核心组件，从而减少重新设计的开销并延长软件寿命。即使在企业支持的发行版中，源代码仍然可访问且透明，确保了长期的控制、可审计性和灵活性。

虽然专有供应商仍在继续现代化，但开源生态系统提供更广泛的协作、更快的迭代周期和更大的适应性，使其特别适合软件定义汽车快速发展的需求。使用Linux作为开源平台的另一个重要方面是，与遗留的专有操作系统相比，人才库中拥有更多经验丰富的开发人员。

考虑到所有这些因素，研究表明开源软件（OSS）实践可以显著提高开发效率，一些组织报告能力提升高达三分之一，但这并不令人惊讶。这些收益使团队能够更专注于创新和高级功能开发。

3 AI、云与智能开发

AI辅助开发的加速凸显了开源的战略相关性。大语言模型和智能工具链越来越多地用于生成和验证代码。这些创新大多建立在开源解决方案之上，进一步强化了开放性和兼容性的必要性。

例如，Linux是云端托管AI模型的主要操作系统，超过90%的公有云基础设施运行在Linux上。通过采用基于Linux的平台，汽车制造商可以与更广泛的AI和云生态系统保持一致。

车辆也正在演变为分布式云系统中的边缘设备，汽车制造商正在积极探索如何在运营和车辆中利用AI，编排、监控和分析现在涵盖从车辆到云的整个范围。开源架构实现了云到车生态系统的无缝集成。

4 功能安全与系统完整性

功能安全仍然是关键要求，特别是对于高级驾驶辅助和自动驾驶功能。ISO 26262标准定义了汽车应用各个级别的严格安全标准。尽管开源软件（包括Linux和Android）以前已部署在非安全汽车应用中，但目前尚不清楚是否有任何OEM实现了包含Linux的内部专有堆栈的“上下文内”认证，但我们相信这当然是可能的，尽管在一次性的基础上成本相对较高。我们最近还看到了利用外部专有基于虚拟机管理程序的安全监控方法来恢复基于Linux的系统（如果操作系统发生故障）的方法。这种方法有许多缺点，包括性能影响，一些OEM对满足故障检测和恢复时间以及满足所需期限表示担忧。

红帽公司采取了不同的方法，并且首次为其Linux平台实现了ISO 26262 ASIL-B功能安全认证，作为可重用的上下文外安全单元（SEooC）。红帽公司创新地使用了标准Linux和容器技术，以确保非安全元素与需要无干扰（FFI）的安全应用之间的隔离。这种高效、安全认证的Linux解决方案的出现，极大地改变了长期以来寻求在某些安全应用中使用Linux但受制于成本和技术挑战的一级供应商和OEM的局面。现在已经证明，通过商业支持的行业解决方案，这些挑战是可以克服的。

这一结果表明，通过适当的配置、验证和流程，开源可以满足现代汽车平台严格的安全性和可靠性要求。

5 开发者赋能与生命周期效率

开发者体验对于扩展软件定义汽车项目至关重要。开源生态系统提供易于访问的工具、透明的代码库和强大的社区，从而降低了入门门槛并提高了生产力。

开源还提高了生命周期效率。Kubernetes等云原生解决方案支持开发、测试和部署环境中的一致实践。这支持了“一次构建，随处部署”的方法。

研究表明，与开源软件交互度最高的一些国家（如中国）往往表现出更快的开发周期。虽然相关性不等于因果关系，但这些模式表明积极的开源软件参与有助于加速创新。

6 成本可预测性与战略灵活性

开源还提供战略性的商业优势。与通常将许可和支持捆绑到不透明定价结构中的专有平台相比，开源促进了透明度和选择。这使得组织能够更可预测地管理成本，并减少对单一供应商的依赖。开源方法可以比专有开发模式提供更高的成本效益，这可能有助于快速追随者缩小创新差距。

企业支持的开源模式——即供应商提供经过验证、安全且受支持的平台——平衡了灵活性与运营保障。尽管如此，组织仍必须平衡创新与连续性，并仔细规划转型。

图2 促进安全概念

7 生态系统协作与共享创新

现代汽车软件开发越来越依赖共享基础。专注于通用中间件、API和工具链的行业倡议促进了互操作性并减少了重复。

参与开放生态系统使汽车制造商能够为集体进步做出贡献并从中受益。这种协作支持在更高应用层具有差异化，同时保持核心基础设施的一致性。

Autoware Foundation、COVESA、Eclipse SDV和SOAFEE等协作项目由行业利益相关者主持，以共同开发和帮助标准化通用、开放地构建模块和软件堆栈，以实现重用并缩短上市时间。红帽公司是这些社区的积极成员，既贡献代码，也提供关于开源协作的思想领导和最佳实践指导。

目前已有许多全球系统集成商（GSI）组织拥有经验和专业知识，可以在这种共享开发中发挥关键作用，在项目中承担软件维护者角色，提供全面的商业支持和集成服务，帮助汽车制造商协调硬件、软件和云平台，同时减少开发复杂性并缩短上市时间。

红帽公司正在提供一个通过ISO 26262 ASIL-B标准功能安全认证的基于Linux的平台，让汽车制造商能够放心地在众多安全应用中扩展开源Linux的使用。此外红帽公司还提供云原生平台——包括Open Shift和Developer Hub——以支持高效的SDV工作流程。这些工具帮助简化集成、实现平台重用，并支持从云到研发中心再到车辆的持续生命周期管理。

8 结论：在开放基础上构建未来

向软件定义汽车的转变正在顺利进行，开源为这一转型提供了坚实的基础。它支持模块化、重用、更快的迭代以及整个开发生命周期中的持续集成。

尽管实施需要仔细规划和技能培养，但开源提供了长期的敏捷性、弹性和可持续创新的途径。通过与开放生态系统接轨，汽车行业可以释放新的效率并推动共同进步。

开源不仅仅是一种开发模式，它更是智能出行时代协作、经济高效转型的引擎。

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