中科院 PLCT 实验室技术总监吴伟:快速发展的RISC-V软件生态 | 龙蜥技术

简介: RISC-V已经成为未来三大指令集架构之一。

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快速发展的RISC-V软件生态 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 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X86及Arm64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)。


第二层为面向开发者和操作系统的基础服务层,目前为全球超过 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。


第三层为语言和执行环境层。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SpiderMonkey等 JIT 方面的工作。


最上层为 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。


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也非常有限。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个开源社区最终活跃,不被上游维护的代码就像活在 ICU 中,费用昂贵且死亡率高。


综上,我们可以得出两个推论:

第一,开源软件将吞噬一切: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。开放的指令集能够使领域专用架构的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,而规范是开放的。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并运行,这是一种巨大的转变。

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RISC-V 是成功的。它在合适的时间(摩尔定律已经失效、需要 DSA 时)被提出,采用了模块化指令,最小的指令集仅 47 条指令,可以直接在小的芯片控制和 IoT MCU 中进行使用,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-V于2020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和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。而这也引发了新的商业模式,即先选择RISC-V架构,再选择制造商。

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上图为RISC-V在2020年发生的转向。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 年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 年将有可能超过 800 亿颗。

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以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% 尚未完成的主要为 JIT git 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 到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,五年后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在HPC领域对 RISC-V的支持。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2022年12月31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 的 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。  


龙蜥社区联合平头哥、中科院 PLCT 实验室、统信软件、麒麟软件等合作伙伴一起打造了基于平头哥最新 RISC-V 产品——无剑 600 SoC 的软硬件全栈平台,并首次适配了云上操作系统 Anolis OS。未来,龙蜥社区 RISC-V SIG 会秉持 RISC-V 开源开放的理念,继续联合各大合作伙伴推进 RISC-V 走向繁荣。欢迎感兴趣的小伙伴扫描下方二维码入群,一起探索RISC-V前沿技术~

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关于龙蜥峰会 RISC-V 专场课件获取方式:


【PPT 课件获取】:关注微信公众号(OpenAnolis),回复“龙蜥课件” 即可获取。有任何疑问请随时咨询龙蜥助手—小龙(微信:openanolis_assis)


【视频回放】:视频回放已上传至龙蜥官网https://openanolis.cn/video查看。


已在陆续上传中,欢迎大家观看。

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