當今的移動應用都向著智能化和多樣化方向發展，例如AI輔助，VR/AR應用，沉浸式游戲等。然而現實中的移動設備，因為便攜性要求受限于尺寸、電池容量以及溫控等要求，往往在算力、能耗以及所支持的輸入輸出功能上無法對智能化沉浸式體驗的應用提供全方位的支持，導致很多應用場景難以得到實現。

為了解決移動端算力瓶頸，HarmonyOS跨端分布式計算應運而生，給用戶帶來易協同、低延遲和高穩定的分布式體驗。下面，我們將對跨端分布式計算技術進行詳細的分析。

一、跨端分布式算力技術介紹

跨端分布式計算是HarmonyOS系統利用分布式軟總線和分布式計算引擎，提供多設備協同的跨端分布式計算能力。允許多個HarmonyOS設備協同計算和資源分擔以及實時的任務調度。如圖1所示，跨端分布式計算的目標是：

能隨時方便的發現和啟用周邊閑置的設備

將周邊的設備組建成算力和差異化功能的資源池

為用戶的高體驗應用提供隨需算力和特定能力的分布式卸載和協同能力

組合成能勝任各種新業務場景需求的超級終端

簡單一句話來概括就是“讓算力在分布式超級虛擬終端內高效、自由地流轉”。

二、跨端分布式計算面臨的挑戰

前面介紹了HarmonyOS跨端分布式計算的整體概念，現在我們來探索一下跨端分布式計算面臨的挑戰。“跨端分布式計算面臨的挑戰就是無線不可靠的網絡環境”，因為在無線不可靠的網絡環境下，跨端分布式計算存在 “難協同、高延遲、低穩定”的問題。

難協同：由于分布式設備的差異性較大且端側的各種輸入輸出設備的分布式協同無法被平臺隱藏，使得跨端分布式設備協同較難。

高延遲：跨端分布式應用使原本設備內的通信變成設備間的無線通信，有可能增加端到端的時延，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（或者叫并行加速比），導致跨端分布式應用運行延遲高。

低穩定：在超級終端內部存在多設備協同作業間業務爭搶，且由于無線頻段開放性受到外部無關業務干擾，使得分布式計算穩定性較低。

三、如何應對跨端分布式計算技術面臨的挑戰

你肯定會好奇，HarmonyOS如何應對挑戰、解決問題？在無線不可靠的網絡環境下，為實現靈活、高效和穩定的跨端分布式計算能力，HarmonyOS為開發者提供了“融合計算、極簡協議及秩序化組網”的分布式計算能力解決方案。

1. 融合計算

融合計算是HarmonyOS為開發者提供的高效算力框架，如圖2所示。可以根據應用特性以及設備特征，自動計算出最優調度策略，使應用在計算過程中實時保持最佳性能。同時，還提供極致的輕量化運行時，包括運行時的微秒級任務啟動、空載時低資源占用，保障不同設備有足夠的可調度余量，提供更高的并行加速比。

2. 極簡協議

極簡協議是HarmonyOS為開發者提供的極速接口，主要體現為極簡RPC協議。

RPC，即遠程進程調用，是分布式計算最核心的基礎能力和基本通信原語，它是跨設備協同的核心組件。整個RPC的調用過程中，如圖3所示，關鍵的瓶頸點有三個，分別是服務發現、序列化/反序列化及網絡傳輸。下面，本文將從“序列化/反序列化”及“網絡傳輸”來闡述極簡協議對分布式計算能力的影響（“服務發現”將不做介紹，因其并不直接影響算力發揮。）

（1）序列化/反序列化：

序列化/反序列化就是將數據從“處理器理解的形態”轉換成“通信和網絡能處理的形態”的過程以及逆向過程，極簡化該雙向過程的關鍵則在于智能的處理好通信開銷和壓縮等。

HarmonyOS通過運用大數據分析和數學建模的方法建立了一套智能的參數調優機制。針對例如游戲類和實時音視頻類的應用做了定制的優化，實現百KB級別RPC（反）序列化的計算側和網絡側綜合時延控制在5ms以內。

（2）網絡傳輸：

D2D（Device to Device，設備到設備）即鄰近終端設備之間直接進行通信的技術。在傳統分布式應用場景下，設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，協議的層次并非都必要，協議的接續和交互流程也不盡精簡。

HarmonyOS分布式系統采用的極簡D2D傳輸協議棧，相較于傳統協議棧做了許多簡化處理，包括壓縮協議封裝、增加協議處理的硬件親和性，通過智能預測配合節電機制做預熱處理，避免冷啟動等。獲得5-10倍的壓縮數據同步傳輸速度提升，實現亞毫秒級的無線通信時延。

從圖4可以看出，采用D2D協議相較傳統的TCP協議，優點如下：

縮短協議路徑：精簡協議處理流程，軟件處理時延減少50%

減少線程調度：減少收發側線程調度，線程調度時延減少55%

芯片按需預熱：感知設備與業務狀態，芯片處理時延減少80%。

3. 秩序化組網

HarmonyOS分布式軟總線采用秩序化組網機制，保障分布式計算的穩定性。通過實現獨立的空域流量感知和調度引擎，根據業務QoS、信道質量評估信息、隊列信息，分配設備內數據包排隊策略、發送時隙，控制發送速率。同時，在HarmonyOS的生態設備之間，利用軟時鐘同步技術，實現協議和軟件層面模擬的時分復用分配機制，實現規避相互干擾的空口資源調度機制，極大的減少了生態設備之間的相互干擾，提升了通信的穩定性。軟時鐘同步技術如圖5所示，節點間協調任務和數據發送的時隙，分時間片發送數據，確保分布式系統內數據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應用案例

今年HDC大會的分布式游戲展區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》。通過利用HarmonyOS跨端分布式計算技術，實現了均負載、高幀率、低時延的分布式游戲新形態。

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。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、地圖顯示及裝備設置，PC/筆記本通過HDMI向華為智慧屏輸出顯示游戲主場景。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，玩家幾乎感受不到操作延遲。

與傳統的手機投屏相比，分布式游戲畫質與幀率大幅提升，發熱顯著降低，這種新的分布式游戲交互體驗，帶來了單手機設備完全無法比擬的沉浸式體驗。單機版本和分布式版本性能對比如圖7所示

2. 分布式游戲關鍵

與大家熟知的投屏技術完全不同，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卸載到PC或者筆記本上執行，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備運行，不僅合理的利用各類設備資源，也給游戲玩家也帶來媲美端游的游戲體驗。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品落地，并提出了諸多建議，發展的前景非常廣闊”。據悉，除游戲應用外，HarmonyOS后續還會拓展更多分布式算力協同的場景和應用，不斷豐富超級終端內涵。在“萬物互聯”時代，讓我們一起打破想象的邊界，構想更美好的未來。

以上就是本期的全部內容。

責任編輯：haq