鲲鹏一码多芯、同辕开发技术白皮书

鲲鹏一码多芯、同辕开发的机遇和挑战

核心观点： 鲲鹏计算产业致力于推动计算架构创新和开源基础软件研发，推动鲲鹏生态发展。为解决鲲鹏和 x86 多平台版本并行迭代带来的重复开发验证工作，鲲鹏提出鲲鹏原生开发，实现 1 套代码 +1 条流水线 + 多平台版本，助力伙伴持续且首发性能领先的商用版本。

核心技术理念： 基于鲲鹏硬件 +openEuler+ 鲲鹏 DevKit+ 鲲鹏 BoostKit，实现 1 套代码+1 条流水线构建多平台版本，效率更高、性能更优。

同辕开发能力介绍：

• 代码开发阶段：

  • 应用开发工具： 支持创建鲲鹏应用工程，支持 C/C++ 开发语言，提供编码时自动匹配鲲鹏加速库函数字典、智能提示、高亮、联想等功能。
  • 字典管理： 支持加速库函数字典管理，可线上（自动）和线下更新。
  • 编程辅助： 支持鲲鹏加速库函数的悬浮提示、函数搜索，支持 Coding 时自动联想和高亮鲲鹏加速库优化后的相关函数。
  • 鲲鹏BoostKit 应用使能套件： 提供高性能开源组件、基础加速软件包和应用加速软件包，使能应用极致性能，针对大数据、分布式存储、数据库、虚拟化和 ARM 原生等场景进行了深度优化。
  • UTgen 工具： 专为 Maven 和 Gradle 项目设计的 Java 单元测试自动生成工具，支持通过右击方法名、类名、类文件、包目录生成测试用例。

• 代码优化阶段：

  • 亲和分析工具： 实现鲲鹏亲和代码优化建议，支持 64 位运行模式检查、字节对齐检查、缓存行对齐检查、内存一致性静态检查、向量化检查、矩阵化检查、构建亲和、计算精度分析等功能。

• 编译阶段：

  • 毕昇编译器： 支持 C11、C++14/17、Fortran 语言标准，OpenMP 4.5/5.0 API 标准，提供高性能编译算法，支持安全/高效编码工具集。
  • 毕昇 JDK： 基于 OpenJDK 开发，是一款高性能、可用于生产环境的 OpenJDK 发行版，支持 Java 8、11、17、21 四个 LTS 版本。
  • GCC for openEuler： 基于开源 GCC 开发的编译器工具链，支持 C11、C++14/17、Fortran 2018 语言标准，OpenMP 4.5/5.0 API 标准。

• 调试阶段：

  • 编译调试工具： 支持单机下 GPU 应用调试能力，实现 CUDA-GDB 调试能力；支持 HPC 场景多节点应用并行调试能力以及鲲鹏平台远程编译调试能力。

• 调优阶段：

  • 系统性能分析工具： 收集服务器的处理器硬件、操作系统、进程/线程、函数等各层次的性能数据，分析出系统性能指标，定位到系统瓶颈点及热点函数，给出优化建议。
  • Java 性能分析工具： 图形化显示 Java 程序的堆、线程、锁、垃圾回收等信息，收集热点函数、定位程序瓶颈点，帮助用户采取针对性优化。
  • 系统诊断工具： 分析系统运行指标，识别异常点，例如：内存泄漏、内存越界、网络丢包等，并给出优化建议。

• 流水线阶段：

  • DevKit 同辕开发插件： 支持 1 小时接入两大主流（Jenkins、GitLab）CI/CD 流水线，用户可以在流水线中高效使用鲲鹏迁移扫描、亲和分析、编译、测试、调优等能力。
  • 门禁检查： 提供 DevKit 应用迁移工具、亲和分析工具和编码规范检查，可拦截不适配鲲鹏服务器的代码、提供鲲鹏亲和代码优化建议和编码规范问题提示。
  • 编译构建： 提供毕昇编译器、毕昇 JDK、GCC for openEuler。
  • 调优： 提供自动反馈优化功能，通过流水线自动触发，实现应用编译优化。
  • 测试： 提供兼容性测试工具和 Java 性能测试工具。
  • 版本发布： 提供病毒扫描能力，实现了版本安全合规扫描自动化。

• OS 底座（openEuler 系操作系统）：

  • openEuler 简介： 面向数字基础设施的 AI 原生操作系统，支持服务器、云计算、边缘计算、嵌入式等应用场景，支持多样性计算，致力于提供安全、稳定、易用的操作系统。
  • openEuler 基础能力：
    • iSulad 轻量级容器引擎： 轻量级容器引擎，具有轻、灵、巧、快的特点，可应用的领域更为广泛。
    • StratoVirt： 基于 Linux 内核虚拟化（KVM）的开源轻量级虚拟化技术，在保持传统虚拟化的隔离能力和安全能力的同时，降低了内存资源消耗，提高了虚拟机启动速度。
    • openEuler AI 软件栈： 兼容 NVIDIA、Ascend 等主流算力平台的软件栈，为用户提供高效的开发运行环境。
    • oeAware 智能调优框架： 在 openEuler 上实现低负载采集感知调优的框架，目标是在系统/业务运行时动态感知系统行为后智能使能系统调优特性。
  • openEuler 工具和社区服务：
    • openEuler DevStation 开发者工作站： 面向开发者的开发者工作站，预装 VSCODE，大幅提升开发者效率。
    • EulerMaker 构建系统： 软件包构建系统，完成源码到二进制软件包的构建，并支持开发者通过搭积木方式，组装和定制出适合自己需求的场景化 OS。
    • EulerPipeline 流水线： 面向社区开发者，基于 EulerPipeline 流水线，构建多架构、高质量的源码及二进制仓库。
    • CVE Manager 漏洞管理： 对安全漏洞进行感知、收集、处理以及披露的流程、工具和机制的统称。
    • 操作系统迁移： 将源操作系统迁移到目标操作系统的迁移工具套件，可以对 CentOS，Redhat，Ubuntu，SUSE 进行原地迁移，同时具有批量化原地升级能力。
    • openEuler 官方仓及扩展仓： 提供超过 3 万+源码包、百万级二进制软件包，可为 CentOS、Fedora 等系统向 openEuler 迁移的开发者、OSV、企业等用户提供一站式兼容性软件包、文件查询、下载、开源软件包的使用风险感知服务。