作者：分布式通信首席技术专家郑恺当今移动应用正朝着智能化、多样化发展，如AI辅助、VR/AR应用、沉浸式等然而在实际的移动设备中，由于对便携性的要求受限于体积、电池容量、温度控制等，往往无法在计算能力、能耗、并支持输入输出功能。位置的支持使得很多应用场景难以实现。为解决移动端算力瓶颈，HarmonyOS跨终端分布式计算应运而生，为用户带来轻松协作、低延迟、高稳定的分布式体验。下面，我们将对跨终端分布式计算技术进行详细分析。一、跨设备分布式计算技术介绍跨设备分布式计算是HarmonyOS系统利用分布式软总线和分布式计算引擎，提供多设备协同的跨设备分布式计算能力。允许多个HarmonyOS设备协调计算和资源共享以及实时任务调度。如图1所示，跨设备分布式计算的目标是随时方便地发现并激活外围闲置设备，将外围设备形成具有计算能力和差异化功能的资源池，为用户按需提供高体验应用.将算力与特定能力的分布式卸载和协同能力组合成一个超级终端，可以满足各种新业务场景的需求，高效自由流通。2、跨设备分布式计算面临的挑战鸿蒙跨界的整体理念-设备分布式计算前面介绍过，现在我们来探讨一下跨设备分布式计算面临的挑战，“跨设备分布式计算的挑战是无线和不可靠的网络环境”，因为在无线和不可靠的网络环境中，跨设备设备分布式计算存在“协同难、延迟高、稳定性差”等问题协同难：由于分布式设备差异较大，端侧各种输入/输出设备的分布式协同无法通过平台，难以跨分布式设备协作。高延迟y：跨终端的分布式应用使得原本设备内部的通信变成了设备之间的无线通信，可能会增加端到端的延迟，远程进程通信的延迟直接影响分布式并行计算（或称并行加速），导致跨设备分布式应用程序的高延迟。稳定性低：超级终端内部多台设备协同运行存在业务竞争，由于无线频段的开放性受到外界无关业务的干扰，分布式计算的稳定性低。3、如何应对跨终端分布式计算技术面临的挑战大家一定很好奇，HarmonyOS是如何应对挑战、解决问题的？在不可靠的无线网络环境下，为实现灵活、高效、稳定的跨设备分布式计算能力，HarmonyOS为开发者提供了“融合计算、极简协议、有序组网”的分布式计算能力解决方案。.融合计算融合计算是HarmonyOS为开发者提供的高效计算框架，如图2所示，根据应用的特点和设备的特点，自动计算出最优的调度策略，使应用能够维护在计算过程中实时获得最佳性能。同时，它还提供了极致的轻量级运行时，包括运行时微秒级的任务启动，空载时低资源占用，保证不同设备有足够的可调度性余量，提供更高的并行加速比。图2融合计算简化协议极简协议是HarmonyOS为开发者提供的极速接口，主要体现在简化的RPC协议上。RPC，即远程进程调用，是分布式计算的核心基础能力和基本通信原语，是跨设备协同的核心组件。在整个RPC调用过程中，如图3所示，存在三个关键瓶颈，分别是服务发现、序列化/反序列化、网络传输。接下来，本文将从“序列化/反序列化”和“网络传输”（“服务发现”不会介绍，因为它不直接影响计算性能）的角度解释极简协议对分布式计算能力的影响power.)图3RPC调用过程(1)序列化/反序列化：序列化/反序列化是将数据从“处理器理解的形式”转换为“通信和网络可以处理的形式”的过程及其逆过程，简化双向过程的关键是智能地处理通信开销和压缩。HarmonyOS通过大数据分析和数学建模，建立了智能调参机制。针对游戏、实时音视频等应用进行定制化优化，百KB级RPC（反）序列化计算端和网络端综合延迟控制在5ms以内。(2)网络传输：D2D(DevicetoDevice，设备到设备)是相邻终端设备之间直接通信的技术。在传统的分布式应用场景中，设备之间更多的是使用蓝牙或者WIFI直连等D2D通信模型，过于繁重，而且不需要协议的层次，协议的连接和交互过程也不那么简单流线型。HarmonyOS分布式系统采用的极简D2D传输协议栈，相比传统协议栈做了很多简化处理，包括压缩协议封装，增加协议处理的硬件亲和性，通过智能预测和省电机制进行预热处理，避免冷启动等。压缩数据同步传输速度提升5-10倍，实现亚毫秒级无线通信时延。图4极简D2D协议从图4可以看出，与传统的TCP协议相比，使用D2D协议的优势在于：缩短协议路径：精简协议处理流程，将软件处理延迟降低50%并减少线程调度：减少发送端和接收端线程调度，线程调度延迟降低55%芯片按需预热：感知设备和业务状态，芯片处理延迟降低80%。有序组网HarmonyOS分布式软总线采用有序组网机制，保证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，根据业务QoS、信道质量评估信息、队列信息，分配数据包在设备中的排队策略和发送时隙，控制发送速率。同时，HarmonyOS的生态设备之间，采用软时钟同步技术，实现了协议和软件层面模拟的时分复用分配机制，实现了避免相互干扰的空口资源调度机制，这大大减少了生态设备之间的交互。抗干扰，提高通讯的稳定性。软时钟同步技术如图5所示，节点协调数据传输的任务和时隙，分时间片发送数据，保证分布式系统中数据传输不冲突，同时充分利用信道资源.图5软时钟同步技术4、跨设备分布式计算技术应用案例本届HDC大会的分布式游戏展区展示了一款由华为与完美世界共同完成的基于HarmonyOS的分布式游戏《新笑傲江湖》。通过使用HarmonyOS跨终端分布式计算技术，实现了一种负载均衡、高帧率、低延迟的分布式游戏新形态。分布式游戏模式玩家在开始游戏时可选择单机模式或分布式模式，如图6所示。分布式运行模式下，手机与PC/笔记本无线连接，手机用于游戏控制，地图显示和设备设置，PC/笔记本通过HDMI将游戏主场景输出显示到华为智慧屏。游戏过程中，智慧屏流畅运行，4K分辨率，60帧游戏画面。画质华丽逼真，媲美3A级端游体验。延迟。图6《新笑傲江湖》分布式版与传统手机投屏相比，分布式游戏的画质和帧率都有很大提升，发热量明显降低。可比的身临其境的体验。单机版和分布式版本的性能对比如图7所示。图7.分布式游戏性能对比的关键与大家熟知的投屏技术完全不同。分布式游戏不是通过流媒体传输手机画面，然后投射到大屏幕上。而是将游戏任务进行划分，只在手机上运行游戏逻辑和一些简单的2DUI渲染任务，而将消耗大量资源的复杂3D渲染任务通过分布式卸载到PC或笔记本上执行技术。这样将游戏任务拆分后，手机端的负载变轻了，而高负载的任务分配到高计算设备上运行，不仅合理利用了各种设备资源，也为游戏玩家带来了游戏的乐趣堪比端游的体验。如图9所示，为跨设备分布式游戏-多屏多视角模式。图8跨端分布式游戏——多屏多视角模式完美世界副总裁崔明表示：“与华为合作的分布式游戏演示在玩家群体中产生了不小的反响，我们也看到很多用户都很期待，更多的分布式游戏产品落地，也提出了很多建议，发展前景非常广阔。据悉，除了游戏应用，HarmonyOS未来还将拓展更多分布式算力协同的场景和应用，不断丰富超级终端的内涵。在“万物互联”时代，让我们打破常规想象的边界，想象更美好的未来，本期就这些。
