2022云栖精选-快速发展的RISC-V软件生态

简介: RISC-V已经成为未来三大指令集架构之一吴伟PLCT实验室项目总监

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TARSIER团队的愿景是让RISC-V成为所有主流开源软件的Tier-1平台。我们希望确保所有流行的 Linux 发行版在 RISC-V 平台上平稳流畅运行,软件生态丰富性、可用性以及使用体验达到并超过X86Arm64平台。

期望2025年,我们能够促成主流Linux发行版将RISC-V提升为默认支持架构,RISC-V笔记本上的软件能够满足日常办公需求,支撑RISC-V进入超算领域所需的所有开源软件栈。

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上图中最底层为基础设施层软件所购买了几乎市面上所有能买到的RISC-V设备为全球所有开源社区提供开源的 CI Farm 同时也通过阿里云构建了大量交叉编译环境,拥有超过 2000 个节点的硬件环境(包括x86 计算节点

第二层面向开发者和操作系统的基础服务层目前全球超过 50 个社区提供 CI Farm服务,可直接通过 SSH 的方式远程登录访问所有RISC-V设备。

第三层语言和执行环境层。所有编译器、虚拟机模拟器均已能够在解释器模式上被执行。另外,我们也正在做SpiderMonkeyJIT方面的工作。

最上层 Linux 发行版层,几乎所有发行版包括龙蜥操作系统在内都已支持RISC-V架构。

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摩尔定律在 2003 年已经停滞,但算力地发展以及数据规模的增大是无限的。这其中存在内生的矛盾,硬件领域的革命已经推行了十几年顶端优势逐步消除,随着芯片设计成本制造的成本的降低,工艺的门槛也逐步降低越来越多的厂商开始尝试在特定领域做特定的芯片。

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软件系统的复杂度超线性增长(可能是平方级或指数级增长)比如手机内的一个软件可能有几百万行代码在运行,每一次更新都或许会新增几十万行代码,这样的规模已经超过任何公司或国家能够维护的水平

因此,2022年的开源相比于1980年代的开源已经具备了不一样的意义。所有公司不得不利用开源,否则产品成本将非常高。

开源软件已经成为人类知识尤其是信息产业知识的共同体。

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全球范围内来看,有能力驾驭软件复杂度的开发者非常有限。如果没有意识到这一点,则在产品的推广和竞争上将面临巨大的困境。当前,一个细分领域只有1-2开源社区最终活跃,不被上游维护的代码就活在 ICU 中,费用昂贵死亡率高。

综上,我们可以得出两个推论:

第一,开源软件吞噬一切市场或细分技术领域出现了开源软件的活跃社区后,它大概率会成为最终的顶部赢家,会压制其他非开源或新兴的产品。

第二,必然会出现自由开放的指令集。指令集对于软件开发者而言是开放的,但对于硬件制造商来说是封闭的。开放指令集能够使领域专用架构硬件设计成员设计自己的指令、设计自己的芯片。另外,我们认为,最终能够存活的自由开放的指令集也仅有1-2个。

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所有技术领域都会有开源的标准。

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从狭义上来说,RISC-V仅包含规范,规范是开放的。对于硬件开发者而言,只要符合标准,则在开发完后可以立刻通过编译器编译软件运行,这是一种巨大的转变

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RISC-V是成功的。在合适的时间摩尔定律已经失效需要 DSA )被提出,采用了模块化指令,最小的指令集 47 条指令可以直接在小的芯片控制和 IoT MCU 进行使用,也可以加浮点计算指令DSP 指令成为手表芯片,加 64 位之后可以成为手机或笔记本电脑的芯片

RISC-V在提出时即采用了开放的标准,硬件商可以直接使用,无需考虑专利等问题RISC-V2020年决定从体系架构导向转为软件导向。软件导向的最大特点在于对开源软件开发者有着充分的尊重,能够采用协同的方式产生统一完整的社区。而这也引发新的商业模式,即先选择RISC-V架构,选择制造商。

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上图为RISC-V2020年发生转向。我们也期待国内厂商能够更多地从软件视角进行思考

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上图为2021 RISC-V基金会的统计。而实际上,目前已有 100亿颗RISC-V芯片出货, 2025 将有可能超过 800 亿

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debian为例,RISC-V开源软件生态对操作系统基础性的支持已经全部完成,包括浏览网页办公软件、图形编辑等,还有大约不到 5% 尚未完成的主要JIT编译器等,目前正在陆续解决

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中国是 RISC-V 发展非常迅速的区域,第二届RISC-V中国峰会是全球范围内除了北美之外唯一 summit 级别的峰会。

所有演讲视频均已上线:https://space.bilibili.com/1121469705

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RISC-V当前主要的应用涵盖了编译器领域、虚拟机领域、模拟器领域、应用领域以及RISC-V发行版。

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面向RISC-V开源软件的生态存在大量崭新的机会,是基础软件领域的狂欢,我们希望有更多人参与 RISC-V 的生态建设,尤其是软件的生态建设。

RISC-V为安全领域开放了新的可能性,可以通过FPGA通过开源的 RISC-V探索更多的可能我们相信,五年市面上可能会大量涌现RISC-V相关的安全产品。

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我们正在实施采用RISC-V 搭建超过 1000 个核的集群希望能够借此验证开源软件HPC领域RISC-V支持PLCT实验室的实习生团队将会充分挖掘包括 Vector v0.7.1 扩展在内的D1算力潜能,将形成一套面向RISC-V超算领域的Linux发行版:RobinOS,且基于龙蜥RISC-V实现。

对此,我们计划于20221231日前公开该项目,大家可登录https://mirror.iscas.ac.cn/RobinOS/进行下载使用。用户可以通过 github pull request 直接进行提交,甚至可以拆掉机器,按照自己的拓扑方式重建。

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另外,PLCT实验室开始准备用廉价交换机搭建个 ≥1024节点的 RISC-V 集群。

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PLCT许愿池计划是PLCT实验室(及TARSIER团队)极具特色的社区合作模式。我们向全球开发者收集关于在RISC-V软件生态中希望看到、使用哪些软件,或具备哪些特性,并从中选择一部分列入新一年的路线图。

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