【鯤鵬經(jīng)典直播征文】快使用鯤鵬開發(fā)套件，哼哼哈嘿，開發(fā)之人切記，DevKit開發(fā)無敵

一、計(jì)算領(lǐng)域的趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

1.計(jì)算領(lǐng)域的趨勢(shì)

根據(jù)最新的發(fā)展趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)，ARM架構(gòu)在端側(cè)已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)統(tǒng)治的地位，達(dá)到了90%以上，其中，智能手機(jī)占比超過95%，平臺(tái)超過98%，其他如智能TV、智能手表、手環(huán)等智能設(shè)備占比要超過了70%。

不但如此，ARM在PC測也獲得了較大的發(fā)展，典型的如蘋果基于ARM架構(gòu)的M1芯片，已經(jīng)應(yīng)用與MacBook Air、MacBook Pro、Mac mini等多個(gè)系列的產(chǎn)品；微軟也不甘示弱，發(fā)布了搭載Microsoft SQ1處理器的Surface Pro X,這個(gè)處理器是微軟從高通定制的，也是基于ARM架構(gòu)，總的來說，ARM已經(jīng)從智能終端延伸到了PC市場。

比PC市場更火熱的是服務(wù)器市場，基于ARM架構(gòu)的處理器這些年來絡(luò)繹不絕，甚至連超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排名第一的服務(wù)器也是使用的ARM架構(gòu)處理器。這里簡單盤點(diǎn)一下ARM架構(gòu)服務(wù)器芯片的編年史，除了國內(nèi)知名的華為鯤鵬系列外，國外這些年也推出了不少典型的ARM架構(gòu)服務(wù)器處理器。

ARMADA XP

Marvell 公司于2010年發(fā)布，是業(yè)界第一顆4核心ARM處理器芯片，主頻1.6GHz，兼容ARM V7。

EnergyCore ECX-1000

Calxeda公司于2011年發(fā)布，采用4核的ARM Cortex A9架構(gòu)，每個(gè)核心有32KB的一級(jí)緩存，共享4MB的二級(jí)緩存，主頻為1.1GHz至1.4GHz。

ThunderX

Cavium公司于2014年發(fā)布，采用28納米工藝，基于ARMV8架構(gòu)，支持最多48個(gè)核心，最高2.5GHz主頻，具備78KB指令緩存和32KB數(shù)據(jù)緩存，共享的二級(jí)緩存容量為16MB。

Centriq 2400

高通（Qualcomm）公司于2017年發(fā)布，采用三星10納米工藝，支持最多48顆高性能64位單線程Falkor自研內(nèi)核（基于ARMV8），常規(guī)頻率2.2GHz，加速模式最高達(dá)2.6GHz。

A64FX

富士通公司于2018年發(fā)布，采用7納米工藝，基于ARMv8.2A架構(gòu)，支持最多48+4顆核心，主要用在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。

ThunderX2

2017年Marvell 收購了Cavium，于2019年發(fā)布了ThunderX2，采用16納米工藝，基于ARMV8.1架構(gòu),支持最多32個(gè)物理核心，每個(gè)物理核心4線程，最多128個(gè)邏輯核心；常規(guī)頻率2.5GHz，加速模式最高達(dá)3.0GHz，每核心32KB數(shù)據(jù)和指令緩存、256KB二級(jí)緩存，共享32MB三級(jí)緩存。

在云計(jì)算時(shí)代，基于ARM架構(gòu)的處理器具有更好的適應(yīng)性，因?yàn)锳RM架構(gòu)處理器具有多核心的優(yōu)勢(shì)，并且端側(cè)也是ARM架構(gòu)為主，這樣端云協(xié)同更容易，所以，云計(jì)算給ARM架構(gòu)插上了一個(gè)快速騰飛的翅膀。

2.計(jì)算領(lǐng)域的挑戰(zhàn)

雖然計(jì)算領(lǐng)域的大趨勢(shì)對(duì)ARM架構(gòu)的發(fā)展來說是一個(gè)很好的契機(jī)，但是，這也帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因?yàn)閄86作為事實(shí)上統(tǒng)治了PC和服務(wù)器領(lǐng)域幾十年的霸主，各種軟件也基本都是為適應(yīng)X86平臺(tái)而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在要把這些軟件運(yùn)行在ARM架構(gòu)平臺(tái)上，就需要解決指令差異的問題，如下圖所示，即使一個(gè)簡單的加法程序，在平臺(tái)架構(gòu)層次上，差別也是非常大的。

因?yàn)檫@些差異的存在，從X86架構(gòu)到ARM架構(gòu)的軟件遷移，就要解決一系列的困難，回答從可行性到性能調(diào)優(yōu)的多個(gè)問題：

這些都是實(shí)際遷移中會(huì)遇到的，也是一定要解決的問題，如果人工去處理的話，確實(shí)存在周期長、投入大、準(zhǔn)確率低、效果差等情況，如果不能很好的解決，恐怕遷移過程也就成了勸退過程。

二、鯤鵬開發(fā)套件DevKit

難道就沒有辦法簡化遷移過程，減小遷移難度嗎？當(dāng)然是有的，華為推出了鯤鵬開發(fā)套件DevKit，這是幫助開發(fā)者把應(yīng)用從X86架構(gòu)遷移到鯤鵬架構(gòu)的工具集，可以解決上面提到的一系列問題，就像武者手中的雙截棍，柔中帶剛，既可以遷移，又可以調(diào)優(yōu)，甚至可以診斷調(diào)試，堪稱開發(fā)者手中的大殺器。

鯤鵬開發(fā)套件作為工具集，包含了多個(gè)子工具，下面我們來逐個(gè)介紹一下。

1.遷移工具

遷移工具具有掃描快、檢出全、指導(dǎo)精、構(gòu)建易的特點(diǎn)，主要包括分析掃描、源代碼遷移、軟件包重構(gòu)、專項(xiàng)軟件遷移等功能。

2.加速庫

要提高在鯤鵬架構(gòu)下的應(yīng)用性能，有時(shí)候幾乎不用修改代碼，直接替換鯤鵬加速庫就可以了。鯤鵬開發(fā)套件提供了多種加速庫，可以充分利用鯤鵬架構(gòu)優(yōu)良的設(shè)計(jì)性能，實(shí)現(xiàn)鯤鵬架構(gòu)下的軟加速和硬加速，在特定領(lǐng)域性能可以平均提高10%，要知道這可是基本“零代碼”修改下達(dá)到的效果呀。

3.編譯器

隨著軟硬件越來越復(fù)雜，應(yīng)用程序執(zhí)行性能的影響因素也越來越多，而編譯器在其中扮演著一個(gè)比較關(guān)鍵的角色。因?yàn)闅v史的原因，大部分編譯器是在X86架構(gòu)居于統(tǒng)治地位的情況下產(chǎn)生并發(fā)展起來的，或多或少受X86架構(gòu)的影響，所以，默認(rèn)情況下，通過傳統(tǒng)編譯器編譯的應(yīng)用，在鯤鵬架構(gòu)的系統(tǒng)中，并不能發(fā)揮出最高效的性能。為了解決這個(gè)問題，華為推出了多個(gè)針對(duì)鯤鵬微架構(gòu)和指令進(jìn)行了優(yōu)化的高性能編譯器，包括畢昇編譯器、畢昇JDK、鯤鵬GCC。

這三種編譯器有各自適用的領(lǐng)域，是鯤鵬平臺(tái)下應(yīng)用程序高效運(yùn)行、發(fā)揮鯤鵬指令集和架構(gòu)優(yōu)勢(shì)的有效保證。

4.性能分析工具

在軟件運(yùn)行過程中遇到的性能瓶頸，如果通過傳統(tǒng)的手動(dòng)方式來分析和調(diào)優(yōu)，存在定位困難、手段單一、對(duì)人員技能要求高、效率和準(zhǔn)確率低下的情況；為了便于鯤鵬開發(fā)人員解決這些問題，華為推出了鯤鵬性能分析工具，能夠在軟件運(yùn)行狀態(tài)下，自動(dòng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分析出系統(tǒng)性能指標(biāo)，定位到瓶頸點(diǎn)及熱點(diǎn)函數(shù)，給出調(diào)優(yōu)建議，從而達(dá)到軟件和鯤鵬平臺(tái)融合的最佳性能。

性能分析工具按照對(duì)象分為系統(tǒng)性能優(yōu)化和JAVA性能優(yōu)化，如下圖所示：

性能分析工具內(nèi)置了多種常用分析工具的支持，可以一站式在多個(gè)維度對(duì)系統(tǒng)軟硬件性能進(jìn)行分析，并且可以提供圖形化的友好界面，的確稱得上秀外慧中，內(nèi)外兼修，是一款不可多得的生產(chǎn)力倍增器。

5.ExaGear

先看一個(gè)小場景。

甲方：我們?cè)赬86平臺(tái)下有個(gè)應(yīng)用要在鯤鵬平臺(tái)上運(yùn)行；

程序員：沒問題，你把源碼給我，我們按照鯤鵬架構(gòu)特點(diǎn)遷移一下就可以了；

甲方：沒有源碼

程序員：鯤鵬架構(gòu)和X86架構(gòu)還是有不少區(qū)別的...（此處省略4096個(gè)字），所以，我們需要源碼；

甲方：道理我都懂，就是沒源碼；

程序員：#$%^&@$%

要是以前，就我這個(gè)暴脾氣，當(dāng)時(shí)就和甲方扛起來了，大不了提桶跑路！

現(xiàn)在，我只是微微一笑：“甲方爸爸，這些都是小事，沒源碼就沒源碼，我們公司技術(shù)實(shí)力你還不了解，沒源碼照樣給您在鯤鵬平臺(tái)上跑起來！”

說完，默默祭起我的法寶，就是ExGear，在鯤鵬平臺(tái)上運(yùn)行起來，相當(dāng)于搭建了一個(gè)X86的環(huán)境，然后把原封不動(dòng)的X86應(yīng)用啟動(dòng)，就可以正常運(yùn)行了，分分鐘完成了無源碼的快速應(yīng)用遷移！

ExGear是華為自研的二進(jìn)制動(dòng)態(tài)指令翻譯軟件，能夠在運(yùn)行時(shí)將x86應(yīng)用的指令翻譯成ARM指令，使得大部分Linux x86-64應(yīng)用無需重新編譯即可運(yùn)行在ARM64服務(wù)器上，從而屏蔽底層平臺(tái)差異，低成本解決應(yīng)用的平滑遷移，釋放鯤鵬平臺(tái)澎湃算力。

三、亮點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

作為助力開發(fā)者高效完成應(yīng)用遷移與調(diào)優(yōu)的工具，鯤鵬開發(fā)套件具有無以比擬的亮點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

1.入門簡單：不改變開發(fā)者開發(fā)習(xí)慣，快速上手

鯤鵬開發(fā)套件同時(shí)支持IDE插件模式和Web瀏覽器模式，適用多種應(yīng)用場景。

特別是IDE插件模式，基于VS Code/Intellij/MindStudio插件形式，提供一站式開發(fā)套件，是重度開發(fā)者的首選。

2.自動(dòng)化：遷移內(nèi)容自動(dòng)識(shí)別，匯編代碼自動(dòng)翻譯

自動(dòng)化是鯤鵬開發(fā)套件生產(chǎn)力提高的關(guān)鍵所在，原先需要幾個(gè)月才能干完的工作，現(xiàn)在只需要幾天就能完成，這里面的秘密就是遷移內(nèi)容自動(dòng)識(shí)別以及匯編代碼自動(dòng)翻譯。

通過這些自動(dòng)化功能，把最繁瑣的任務(wù)交給工具來完成，節(jié)省了大量的時(shí)間，而且準(zhǔn)確性、有效性更是得到了一個(gè)飛躍，妥妥的外星黑科技。

3.高效：代碼修改建議自動(dòng)生成，開發(fā)效率倍增

鯤鵬開發(fā)套件高效還體現(xiàn)在如下方面：

可以識(shí)別C/C++/Fortran/匯編源代碼，提供修改建議；Make、CMake、Automake編譯選項(xiàng)、編譯宏的解析及遷移建議；

支持100%Intrinsic函數(shù)轉(zhuǎn)換（6000+個(gè)），包括MMX 、SSE及AVX Intrinsic 等；

快速64位檢查與結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊修改建議；

套件特有的一鍵替換功能，可以快速、準(zhǔn)確、高效的自動(dòng)完成代碼的遷移。

4.便捷：遠(yuǎn)程調(diào)測，提供更便捷的調(diào)測能力

傳統(tǒng)ARM應(yīng)用開發(fā)過程中，開發(fā)者需要在開發(fā)工具、調(diào)測工具不同的工具中來回切換，操作復(fù)雜，效率低；鯤鵬DevKit提供遠(yuǎn)程調(diào)測能力，基于遠(yuǎn)程調(diào)測插件，在IDE中一站式完成應(yīng)用的開發(fā)與調(diào)試。

5.全場景性能分析可視，性能瓶頸一目了然、調(diào)優(yōu)盡在掌握

正如前文介紹，性能分析不但可以采集各種性能參數(shù)，更方便的是以圖形形式展示，并給出優(yōu)化建議，讓問題一目了然，調(diào)優(yōu)盡在掌握！

四、成功案例

鯤鵬開發(fā)套件在實(shí)際的鯤鵬平臺(tái)開發(fā)中得到了大量的應(yīng)用，這里有兩個(gè)典型的成功案例。

1.MSP視頻整體解決方案

該案例是關(guān)于視頻整體解決方案的，原先的設(shè)計(jì)中網(wǎng)絡(luò)性能成為了比較大的瓶頸，在使用鯤鵬開發(fā)套件進(jìn)行方案的遷移與調(diào)優(yōu)后，通過修改內(nèi)核代碼、升級(jí)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，Bond模式一系列的提優(yōu)手段，達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)性能提升10倍，最終網(wǎng)絡(luò)性能逼近理論最大值流量，且性能指標(biāo)穩(wěn)定的效果。

2.某省氣象局的氣象預(yù)測方案

客戶需求：

業(yè)務(wù)范圍包括省天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測、災(zāi)害天氣預(yù)警、旅游天氣，環(huán)境氣象等。在實(shí)際工作中氣象預(yù)測的精度與性能意義十分重大，10分鐘的提前預(yù)報(bào)就可極大降低人民群眾的財(cái)產(chǎn)和生命損失。省局氣象預(yù)測由IBM小型機(jī)承載主要計(jì)算，準(zhǔn)備進(jìn)行國產(chǎn)化替代。

解決方案：

采用基于鯤鵬的全國產(chǎn)化方案，硬件采用基于鯤鵬920處理器的TaiShan 200 2480四路高性能服務(wù)器；基于鯤鵬DevKit開發(fā)套件通過編譯器參數(shù)優(yōu)化、數(shù)學(xué)庫優(yōu)化、WRF配置優(yōu)化等方式，優(yōu)化WRF場景性能。

客戶收益：

氣象預(yù)測性能提升150%！

這么優(yōu)秀的鯤鵬開發(fā)套件如何獲取呢？需要多少費(fèi)用？

聽好了啊，不要998，不要98，一分錢不要，在這里就可以免費(fèi)獲取！

二維碼：

鯤鵬開發(fā)套件官網(wǎng)：

https://www.hikunpeng.com/zh/developer/devkit

鯤鵬論壇：

https://bbs.huaweicloud.com/forum/forum-923-1.html

甚至，華為還提供了預(yù)裝鯤鵬開發(fā)套件的專屬遠(yuǎn)程云環(huán)境，也可以免費(fèi)申請(qǐng)：

https://ic-openlabs.huawei.com/devkit-env/#/home?lang=zh-cn

不要猶豫，不要等待，快使用鯤鵬開發(fā)套件，哼哼哈嘿，開發(fā)之人切記，DevKit開發(fā)無敵！

鯤鵬

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