模块 ara::sm — State Management

Adaptive Cluster State Management 与 Execution Management 及 UCM 协同控制 Adaptive Machine 的全系统运行模式、功能组状态和软件更新阶段 EXP SWArchitecture 第51页。它通过配置的表格和动作列表确定性地处理迁移触发条件，通过 StateMachineNotification 报告中间状态，并通过 Hub-Satellite 模式编排 Suspend-to-RAM [SWS_SM_91107]，[SWS_SM_81110]。诸如对更新许可的严格检查以及强制性的 ANY 错误捕获路径等边界条件确保了平台的稳健运行 [SWS_SM_91108]。

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功能集群 State Management (SM) 在 AUTOSAR Adaptive Platform 中充当中央平台守护程序，用于控制机器状态、功能组状态以及执行模式 EXP SWArchitecture 第51页。它将控制应用程序（SMControlApplication）中特定于车辆的决策逻辑与 Execution Management (EM) 的实际进程管理严格解耦 EXP PlatformDesign 第40页。除厂商专属实现外，AUTOSAR 还提供了一种标准化的 StateMachine 方法，其中通过表格元模型和配置的动作列表来处理迁移 SWS StateManagement 第42页。

状态迁移通过 StateMachineService 的方法 RequestTransition 发起 [SWS_SM_91107]，并对照 TransitionRequestTable 进行校验 SWS StateManagement 第44页。在处理关联的 ActionList 期间，通知字段 CurrentState 向消费应用程序指示过渡值 "inTransition"，随后在完全确认后发布目标状态 [SWS_SM_91109]，SWS StateManagement 第67页。

时序图：通过 StateMachineService 进行规则状态迁移并通过 StateMachineNotification 进行通知的流程。来源：[SWS_SM_91107]，[SWS_SM_91109]，SWS StateManagement 第51页

为了执行软件更新，State Management 为 Update and Configuration Management (UCM) 提供接口 UpdateRequest [SWS_SM_91102]，EXP SWArchitecture 第56页。在检查应用程序字段 UpdateAllowed 后，该模块协调准备步骤（PrepareUpdate）、验证步骤（VerifyUpdate）或回滚步骤（PrepareRollback），并通过 ResetMachine 协调机器重启 [SWS_SM_91100]，[SWS_SM_91103]，[SWS_SM_91108]。对于 Suspend-to-RAM 等节能模式，S2RHub 和 S2RSatellite 同步应用程序和操作系统的冻结与恢复运行 [SWS_SM_81010]，[SWS_SM_81110]，[SWS_SM_71001]。

在发生错误时，SmErrorDomain [SWS_SM_81247] 以及 ErrorRecoveryTable 中强制性的 ANY 捕获条目可确保确定性地捕获来自 Execution Management 或 Platform Health Management 的意外执行错误，并将正在运行的操作立即转换至定义的恢复状态 SWS StateManagement 第42页。

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平台体系中的角色与功能系统边界

功能集群 State Management (SM) 构成了 AUTOSAR Adaptive Platform 中编排全系统运行模式、功能组和进程生命周期的中央实体 EXP SWArchitecture 第51页。作为自主平台守护程序运行，State Management 将平台内部的状态执行与通常封装在独立控制应用程序（SMControlApplication）中的特定于车辆和厂商的控制逻辑解耦 EXP PlatformDesign 第40页。在 State Management 制定并验证逻辑状态决策的同时，它通过 StateClient 将进程的物理启动、终止和切换委派给 Execution Management (EM) SWS StateManagement 第40页。

在架构上，该模块依托双重集成理念：由于面向 State Management 的接口保持公开，集成商既可以使用平台协议栈标准化的、基于 manifest 的 StateMachine 方法，也可以实现完全由制造商专有的状态逻辑 SWS StateManagement 第42页。在标准化方法中，State Management 对来自控制应用程序的外部触发、Platform Health Management (PHM) 的错误报告以及 Network Management (NM) 的网络状态变更作出确定性响应 SWS StateManagement 第45页。此外，State Management 还构成了通过 Update and Configuration Management (UCM) 进行软件更新的关键控制实体 EXP SWArchitecture 第56页。

上下文图：Functional Cluster State Management 在 AUTOSAR Adaptive 系统环境中的嵌入。来源：EXP PlatformDesign 第40页，SWS StateManagement 第28页

状态转换与基于 StateMachineService 接口的控制

为了启动状态更改，State Management 为每个已配置的 StateMachine 实例提供基于服务的 service StateMachineService SWS StateManagement 第44页。应用程序通过服务方法 RequestTransition 请求转换 [SWS_SM_91107]。State Management 根据静态存储在 manifest 中的 TransitionRequestTable，对照状态机的当前状态检查该请求 SWS StateManagement 第44页。如果转换已定义，则停止当前操作列表（ActionList）的执行，并启动向目标状态的切换 SWS StateManagement 第45页。

一旦状态转换启动，State Management 便将 StateMachineNotification 接口的服务字段 CurrentState 的值设置为 "inTransition" [SWS_SM_91109]，SWS StateManagement 第67页。该过渡状态通过 ara::com 向依赖的 Adaptive Application 发出信号，表明系统正在进行重配置 EXP SWArchitecture 第52页。在操作列表内部，可以通过 SYNC 元素对功能组进行同步或并行化，以精确映射依赖关系 SWS StateManagement 第56页。仅当所有 ActionListItems 均已完全处理并收集完结果之后，CurrentState 才会采用新状态的最终名称 SWS StateManagement 第67页。

时序图：通过 StateMachineService 进行常规状态转换以及通过 StateMachineNotification 进行通知的流程。来源：[SWS_SM_91107]，[SWS_SM_91109]，SWS StateManagement 第51页，EXP SWArchitecture 第219页

状态图：基于 TransitionRequestTable 的 StateMachine 典型生命周期和转换逻辑。来源：EXP InterfacesGuidelines 第22页，SWS StateManagement 第44页

与 UCM 协同编排软件更新

在软件更新框架下，State Management 承担 Update and Configuration Management (UCM) 与机器执行状态之间的接口功能 EXP SWArchitecture 第142页。为此，State Management 提供了接口 UpdateRequest，该接口每台机器最多只能实例化一次，且专有绑定到运行控制器状态机的进程 SWS StateManagement 第79页。更新通过 UCM 调用方法 RequestUpdateSession 来启动 [SWS_SM_91102]。State Management 并不自主做出准许决定，而是咨询 UpdateAllowedService 的服务字段 UpdateAllowed，该字段由应用程序控制逻辑设置 [SWS_SM_91108]，SWS StateManagement 第81页。

如果会话获得批准，控制器会将受影响的状态机标记为 ImpactedByUpdate SWS StateManagement 第81页。在实际导入之前，UCM 会携带受影响功能组的列表调用 PrepareUpdate，随后这些功能组被转入非活动状态 [SWS_SM_91103]，PlatformDesign 第58页。如果更新需要重启，UCM 会通过 fire-and-forget 方法 ResetMachine 请求有序重置，在此之前必须先保存所有数据 [SWS_SM_91100]。在重置期间，State Management 通过字段 ResetMachineNotifier 将状态更改通知 UCM [SWS_SM_91106]，SWS StateManagement 第92页。重启或更新之后，通过 VerifyUpdate 进行验证 [SWS_SM_91104]，SWS StateManagement 第87页。如果检查失败，PrepareRollback 会准备回滚 [SWS_SM_91105]，SWS StateManagement 第88页。整个周期的结束通过 StopUpdateSession 进行确认 [SWS_SM_91101]，SWS StateManagement 第79页。

时序图：UCM、State Management 与控制逻辑之间软件更新会话的交互流程。来源：[SWS_SM_91100]，[SWS_SM_91102]，[SWS_SM_91103]，[SWS_SM_91104]，SWS StateManagement 第78页

Hub-Satellite 体系中的电源管理与 Suspend-to-RAM

针对诸如 Suspend-to-RAM (S2R) 等扩展电源管理功能，State Management 实现了 Hub-Satellite 架构模式 EXP SWArchitecture 第54页。平台守护进程中的中央控制实体使用类 S2RHub [SWS_SM_81103]，而参与的 Adaptive Application 则在其自身的进程空间中集成 S2RSatellite 的实例 [SWS_SM_81003]，[SWS_SM_81014]，SWS StateManagement 第35页。Satellite 通过 Offer [SWS_SM_81012] 激活其接收模式切换的就绪状态，或通过 StopOffer [SWS_SM_81013] 将其停用。它们实现纯虚方法 EnterSuspendMode [SWS_SM_81010] 与 LeaveSuspendMode [SWS_SM_81011]，作为用于准备和收尾挂起状态的回调机制。

一旦挂起过程启动，S2RHub 会通过 RequestToEnterSuspendMode 并带有可配置的超时异步寻址所有已注册的 Satellite [SWS_SM_81110]。在所有 Satellite 均已成功完成其挂起准备之后，Hub 通过 EnterSuspendToRamOs 促使操作系统进入保持 RAM 状态 [SWS_SM_81112]，SWS StateManagement 第101页。在接近硬件的 OS 包装层上，State Management 借助 apext::sm::PowerStateInterface：它允许通过 SetPowerState [SWS_SM_71001] 根据枚举 PowerState [SWS_SM_71002] 设置接近硬件的运行状态，并允许通过 RegisterWakeUpHandler [SWS_SM_71003] 和 UnregisterWakeUpHandler [SWS_SM_71005] 使用函数类型 WakeUpHandler [SWS_SM_71004]，SWS StateManagement 第105页 注册和注销自主唤醒处理程序。唤醒后，Hub 通过 RequestToLeaveSuspendMode 请求所有 Satellite 进行协调的重新启动 [SWS_SM_81111]。

时序图：使系统进入 Suspend-to-RAM 及后续重新唤醒的两阶段流程。来源：[SWS_SM_71001]，[SWS_SM_81110]，[SWS_SM_81112]，SWS StateManagement 第101页

发生错误时的行为

针对自身的运行错误，该模块定义了 SmErrorDomain [SWS_SM_81247]，它通过 GetSmDomain 获取 [SWS_SM_81251]，并带有标识符 "Sm" [SWS_SM_81248]。它提供错误描述 [SWS_SM_81249]，并在发生异常时通过 ThrowAsException 将代码转换为 SmException [SWS_SM_81243]，[SWS_SM_81250]。通过枚举 SmErrc 对特定的故障原因进行类型化，其中包括用于与平台守护进程连接断开的 kOfferFailed，以及用于 Satellite 通信失败的 kCommunicationFailed [SWS_SM_81240]，可通过 MakeErrorCode [SWS_SM_81244] 生成。

在逻辑状态机领域，State Management 通过 ErrorRecoveryTable 强制实施无遗漏的错误处理 SWS StateManagement 第69页。每个表都必须强制包含恰好一个值为 ANY 的条目，作为所有未显式映射的执行错误的确定性兜底路径 SWS StateManagement 第42页，SWS StateManagement 第69页。如果 Platform Health Management 或 Execution Management 报告了错误，且受影响的状态机未被标记为 ImpactedByUpdate，则它会设置正在进行错误恢复的内部标志，立即中止当前操作列表，并立刻切换到参数化的恢复状态 SWS StateManagement 第42页。当发生 Execution Management 的严重错误（如 kIntegrityOrAuthenticityCheckFailed）时，State Management 假定平台的可靠性已受损且后续请求将会失败，因此纠正措施超出了该 Cluster 的范畴 SWS StateManagement 第40页。

活动图：传入执行错误时的决策和处理流程以及对 ErrorRecoveryTable 的求值。来源：SWS StateManagement 第42页，SWS StateManagement 第69页

进一步详细证据

State Management 的架构与交互路径由以下规范性需求和设计规范所证实：

• 系统控制与转换：[SWS_SM_91107] 定义了面向服务的转换请求，而 [SWS_SM_91109] 规范了用于解耦应用程序的通知字段。基于表格的控制由 SWS StateManagement 第44页 提供支持。
• 软件更新集成：用于会话管理 [SWS_SM_91102]、准备 [SWS_SM_91103]、验证 [SWS_SM_91104]、回滚准备 [SWS_SM_91105] 和终止 [SWS_SM_91101] 的方法，以及机器重置 [SWS_SM_91100] 和释放字段 [SWS_SM_91106]、[SWS_SM_91108]，确定了符合 EXP SWArchitecture 第56页 的与 UCM 的协同运作。
• Suspend-to-RAM 与电源管理：围绕 S2RHub [SWS_SM_81103]、[SWS_SM_81110]、S2RSatellite [SWS_SM_81003]、[SWS_SM_81010] 的原生类与接口层次结构以及操作系统接口 [SWS_SM_71001]、[SWS_SM_71003] 构成了节能的规范基石 EXP SWArchitecture 第54页。
• 错误空间：带有异常和 ErrorCode 生成器的标准化错误域的构建依托于 [SWS_SM_81240]、[SWS_SM_81244] 和 [SWS_SM_81247]。