盤點(diǎn)分布式軟總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中的黑科技

作者：houweibo，軟總線首席技術(shù)專家；lidonghua，軟總線技術(shù)專家

隨著萬物互聯(lián)時代的到來，特別是大量媒體資源的涌入和使用，用戶對傳輸?shù)囊蟛粩嗵岣?，怎樣的傳輸技術(shù)才能滿足未來的用戶需求呢？

在萬物互聯(lián)、多設(shè)備協(xié)同的新場景下，業(yè)界通用的OSI模型在滿足用戶對傳輸?shù)母咭蠓矫骘@得力有未逮。尋求一種極致的傳輸技術(shù)勢在必行，這也成為分布式軟總線的一項重要任務(wù)。

下面讓我們先從“超級終端”新場景視角分析OSI模型，然后一一介紹分布式軟總線的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中的黑科技。

一、“超級終端”新場景視角看OSI模型

開放系統(tǒng)互聯(lián)通信參考模型（Open System Interconnection Reference Model，簡稱OSI模型）是一個試圖使世界范圍各種計算機(jī)互聯(lián)為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)框架。OSI模型并沒有提供一個可以實現(xiàn)的方法，而是描述了一些概念，用來協(xié)調(diào)進(jìn)程間通信標(biāo)準(zhǔn)的制定。這一模型定義了網(wǎng)絡(luò)互連的七層框架（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層）。通常也將會話層、表示層和應(yīng)用層合并為一層，統(tǒng)稱為應(yīng)用層。

OSI模型適用于將不同型號的計算機(jī)互連成一個單一的網(wǎng)絡(luò)，它極大地推動了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。然而隨著鴻蒙生態(tài)的急速拓展，越來越多不同類型設(shè)備連接在一起形成“超級終端”， OSI模型已無法支持這樣新場景下的數(shù)據(jù)傳輸要求。

比如生活中，我們經(jīng)?？吹?a href="http://srfitnesspt.com/tags/wi-fi/" target="_blank">Wi-Fi版本標(biāo)稱最大可達(dá)幾百至上千兆帶寬，這么高的帶寬真的是用戶實際使用帶寬嗎？事實上，Wi-Fi的最大帶寬和用戶使用帶寬是兩回事，這其中也隱含著以O(shè)SI為原型的網(wǎng)絡(luò)模型的些許不足之處。

圖1 超級終端新場景下OSI模型

在應(yīng)用層，設(shè)備接入數(shù)量、接入信道以及信號強(qiáng)度和干擾等均會影響傳輸效率。在應(yīng)用層以下，各層協(xié)議數(shù)據(jù)存在大量數(shù)據(jù)開銷，同時MAC報文傳輸過程耗時也較大。在物理層，器件規(guī)格和協(xié)議規(guī)格也直接影響著帶寬的理論上限。這些問題從本質(zhì)上是沒有對時間和空間資源進(jìn)行高效利用，沒有發(fā)揮資源的最大化使用價值。如何解決現(xiàn)有模型的不足之處，實現(xiàn)時間和空間等資源的最大化利用，成為新一代數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的重要突破點(diǎn)。

二、分布式軟總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中的黑科技

與傳統(tǒng)P2P（point-to-point，點(diǎn)對點(diǎn)）傳輸有著較大不同，多設(shè)備場景下資源可調(diào)度、可利用空間更加廣闊。朝著“超級終端”多設(shè)備資源最大化利用的目標(biāo)，分布式軟總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)推出了三項黑科技，鑄造極致的傳輸能力和體驗。

1. 多徑傳輸技術(shù)（Multi-Path Transport）

近年來，高清音視頻、動畫等多媒體資源日益增長，實現(xiàn)通用高效率文件傳輸成為一項極其重要的需求。然而傳統(tǒng)的文件傳輸，往往依賴一條鏈路直接進(jìn)行傳輸。文件的傳輸效率完全依賴鏈路本身的傳輸能力，魯棒性和傳輸效率均不足。

為了適應(yīng)新互聯(lián)時代的需求，實現(xiàn)高效率文件傳輸，分布式軟總線多徑傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。多徑傳輸技術(shù)基本思路是最大化利用不同路徑的傳輸能力，原本一條鏈路上的文件傳輸，通過文件分割，將分割后的文件不同部分從多條路徑進(jìn)行傳輸，最終在目標(biāo)側(cè)聚合成原有文件。

通過智能均衡不同鏈路的傳輸負(fù)載，實現(xiàn)了對文件的分割和傳輸，能力強(qiáng)的鏈路多分些文件占比，能力弱的少分些文件占比，甚至可以不分。這樣就實現(xiàn)了文件的高效快速傳輸，給用戶帶來不一樣的快速傳輸體驗。

2. 智能時延控制技術(shù)（Intelligent Latency Control）

在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，很大一塊開銷是序列化和協(xié)議編碼占據(jù)的。進(jìn)一步優(yōu)化這部分開銷，對傳輸時延和空間資源有著重要意義。智能時延控制技術(shù)正是通過智能序列化技術(shù)和極簡傳輸協(xié)議兩項重要子技術(shù)，實現(xiàn)了序列化和協(xié)議編碼的極大壓縮。

（1）智能序列化技術(shù)（Intelligent Serialization）

在RPC（remote procedure call，遠(yuǎn)程過程調(diào)用）通信流程中，百KB級別的RPC消息序列化需要計算側(cè)耗時4~5ms，網(wǎng)絡(luò)側(cè)耗時約10~15ms，系統(tǒng)加速比低，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的運(yùn)行性能。

智能序列化技術(shù)通過對計算側(cè)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)和能耗側(cè)進(jìn)行綜合建模，通過最優(yōu)化方法和智能決策策略實現(xiàn)了智能的序列化方案，使計算側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)總時延降至8ms，縮減60%+。

圖3 智能序列化技術(shù)

（2）極簡傳輸協(xié)議（Minimalist Transport Protocol）

隨著文件及流媒體文件對傳輸效率和速度提出更高的要求，用戶對全場景傳輸效率的需求進(jìn)一步提升，正是為了適應(yīng)這樣的新要求，極簡傳輸協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。

極簡傳輸協(xié)議，將OSI模型中表示層、會話層、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議棧精簡為一層，通過報文簡化、包頭簡化、交互簡化，場景感知的緩沖機(jī)制等方式，提升有效的傳輸荷載、突破 TCP/IP 協(xié)議的傳輸限制，帶來了傳輸效率與速度的跨越式提升，是分布式軟總線的核心技術(shù)之一。相較傳統(tǒng)協(xié)議，時延縮減70%+。

3. 高效動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)（Dynamic Resource Scheduling）

多設(shè)備協(xié)同場景下，設(shè)備間競爭、干擾和沖突避讓等機(jī)制嚴(yán)重限制了空口的原有能力，帶寬急劇降低，同時時延不可預(yù)期。就這個問題，軟總線團(tuán)隊在多設(shè)備場景上長期深耕，推出了高效動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)。

高效動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)包括以下三項子技術(shù)：

（1）秩序化組網(wǎng)技術(shù)秩序化組網(wǎng)，顧名思義，這是一種確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。秩序化組網(wǎng)技術(shù)通過秩序化自組織網(wǎng)絡(luò)的秩序化特性，將原本“無序”的網(wǎng)絡(luò)變得“有序”，通過有序可控的調(diào)度實現(xiàn)空口資源最優(yōu)化利用，從而帶來空口利用率的極大提升，實現(xiàn)了空口資源利用的最優(yōu)調(diào)度策略。

（2）“超級終端”拓?fù)鋽?shù)傳技術(shù)

用戶看到某個設(shè)備便可以操控和使用它（“所見即所用”）一直是用戶的深層渴望。受傳統(tǒng)的P2P角色限制，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間并不能實現(xiàn)真正意義的“所見即所用”，這極大限制了資源的利用，嚴(yán)重影響了互聯(lián)背景下的用戶體驗。

“超級終端”拓?fù)鋽?shù)傳技術(shù)，通過建立HML私有協(xié)議，使超級終端內(nèi)部設(shè)備都成為可支配的計算和傳輸資源，實現(xiàn)了“所見即所用”模式。設(shè)備之間的隔閡漸趨消失，滿足了用戶對設(shè)備使用體驗的深層渴望。

（3）“超級終端”智能調(diào)度技術(shù)

超級終端內(nèi)不同設(shè)備的通信和計算能力不同，如何合理配置這些資源，實現(xiàn)“能者多勞”和發(fā)揮“一技之長”。讓通信能力強(qiáng)的資源用在通信上，計算能力強(qiáng)或?qū)I(yè)計算的資源幫助計算劣勢的資源完成復(fù)雜高負(fù)荷的計算，成為調(diào)度技術(shù)的主要關(guān)注問題。

在秩序化組網(wǎng)的有序性基礎(chǔ)上，“超級終端”智能調(diào)度技術(shù)，通過軟件SDK和CPU的智能調(diào)度策略和算法，實現(xiàn)了傳輸和計算資源的合理分配，最大發(fā)揮“能力強(qiáng)”和“專業(yè)硬”的設(shè)備通信和計算能力。

三、總結(jié)與展望

在萬物互聯(lián)時代，如何極致化利用資源，最大化發(fā)揮資源能力和價值，一直是分布式軟總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的探索思路和目標(biāo)。未來數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)還會持續(xù)挖掘新場景下更加高效快速、更加可靠的傳輸能力，持續(xù)為超級終端、為物聯(lián)網(wǎng)世界注入更強(qiáng)大的傳輸技術(shù)和能力。

編輯：jq