作者：沈綸銘（Odin Shen），Arm首席解決方案架構師
隨著汽車產業加速邁向軟體定義車輛（SDV）發展，開發人員面臨兩項主要挑戰：打造模組化、高效能的軟體，並確保系統在各種情況下都能安全運作。本文將探討功能安全、容器化工作負載，以及以分散式服務（Data Distribution Service，DDS） 為基礎的即時通訊，如何構成具韌性的自動駕駛車輛（AV）系統基礎，並針對Arm平台進行最佳化。
功能安全：車用軟體的基礎
功能安全可確保車用軟體系統即使發生故障，也能以可預期的方式運作。功能安全受ISO 26262等標準規範，不僅關乎合規，更是在每一行程式碼中建立工程上的信心。
例如，當感測器資料變得不可靠時，具備功能安全的系統可以偵測故障並切換至安全模式，避免危險行為。這需要：
- 以ASIL為基礎的風險評估與HARA（危害分析與風險評估）工作流程
- 故障偵測、例外處理與備援邏輯
- 橫跨硬體與軟體層的冗餘系統設計
在SDV中，功能安全並非選項，而是絕對必要的。
但要如何將這些安全原則落實為具體的軟體架構？在單式系統中，單一故障可能連鎖擴散並導致整個軟體堆疊失效，因此這種架構並不可行。此時，現代化的容器式方法便相當重要。
透過容器化將工作負載模組化，以提升安全性
將感知、規劃與控制等關鍵功能拆分至彼此獨立、相互隔離的容器中，可直接因應功能安全的要求。這種架構提供故障隔離所需的「防火牆」，避免單一模組中的錯誤影響其他模組。其優勢包括：
- 細緻化的錯誤復原（僅重新啟動發生故障的模組）
- 降低模組間相依性，提升可維護性
- 更容易實作 OTA 更新與安全驗證
這種模組化、容器化的架構提供必要的故障隔離能力。然而，它也帶來新的挑戰：要如何確保這些分散式且彼此獨立的模組，能以即時、可靠且具確定性的方式互相通訊？通訊失效與運算失效可說是同樣重要。
DDS：為ROS 2 建立具確定性的資料流
這正是資料分散式服務——即ROS 2（機器人作業系統 2） 的中介軟體骨幹——所要解決的問題。DDS提供鬆散耦合的即時通訊框架，對可擴展的AV系統十分重要。其功能包括：
- 以主題為基礎的發表/訂閱機制，並支援可設定的 QoS
- 多感測器融合與選擇性資料傳遞
- 在分散式、容器化節點之間提供韌性
即使模組獨立運作於不同CPU或裝置上，DDS仍能提供穩健的通訊，同時不犧牲安全所需的確定性。
在Arm上展開安全優先的SDV開發旅程
本文介紹安全且可擴展 AV 設計的架構支柱，但真正的價值在於實作。Arm Learning Path 提供詳盡且可供開發人員直接使用的指南，協助開發者打造：
- 具備功能安全的 ROS 2 系統
- 使用Docker Compose的模組化容器
- 支援執行階段QoS調校的DDS資料流
- 在Arm架構硬體（Graviton、Neoverse 等）上進行多執行個體模擬
(參考原文：Building safe and scalable automotive systems with Functional Safety, containers, and DDS，本文中文版由作者本人校閱；責編：Judith Cheng)
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