一、趋势挑战

• 趋势

  1）端侧
  

        ARM在端侧已经占据超过90%的市场，发挥移动互联网生态优势，从智能终端延伸到PC市场。ARM架构正成为计算领域创新最活跃的领域。

        2）云侧

        云时代以及端边云协同，驱动ARM成为新的选择。可用于HPC场景，公有云场景和数据中心场景。

• 挑战

  1）软件跨平台迁移需要解决指令差异问题

        指令长度不同，指令操作符和操作数不同，汇编指令含义不同等。

        2）软件跨迁移面临的挑战 

        需要人工进行分析，周期长效率低，门槛较高。

二、鲲鹏开发套件

    通过以上分析，ARM架构可以说是趋势之一，但应用从X86架构转为ARM架构还是存在以上问题。故华为鲲鹏基于鲲鹏生态开发了鲲鹏开发套件（详细见下图）。

    1）迁移

    优势：扫描快、检出全、指导精、构建易

    分析扫描：扫描并自动分析软件包（非源码包）、已安装的软件，提供可迁移性评估报告，同时提供鲲鹏平台上兼容的依赖文件下载链接。

    源代码迁移：扫描并自动分析软件代码（包括C/C++/Fortran/汇编/Python/Java/Scala/Go等），评估迁移所需替换的依赖文件，并给出程序源码中的修改建议，并将程序源码中的x86汇编指令翻译成功能对等的鲲鹏汇编指令。用户可以根据工具提供的修改建议快速完成源码修改，建议中包含的源码甚至可一键替换，直接编译使用。

    软件包重构：分析x86平台上Linux软件包的构成及依赖性，将平台相关的依赖文件替换为鲲鹏平台兼容的版本，并重构成适用于鲲鹏平台的软件包。

    专项软件迁移：支持将部分专项软件源码一键自动化迁移修改、编译并构建成鲲鹏平台兼容的软件包，帮助用户快速迁移几类解决方案中常见的专项软件。

    增强功能：支持软件代码质量的检查功能，如在64位环境中运行的兼容性检查、结构体字节对齐检查和内存一致性检查等增强功能。

    2）性能加速

    优势：“零”开发、高性能，平均提升10%+

    软件加速：基于鲲鹏指令的加速库，只修改软件代码实现，通用性高。

    硬件加速：基于鲲鹏加速引擎的加速库，需要专有硬件支持，通过硬件驱动使能。

    鲲鹏加速库包括：压缩库，系统基础库，加解密库，媒体库，数学库，存储库，生态兼容的基础库。

    加速库可应用的场景见下图。

    3）编译

    毕昇编译器：

        简介：基于开源LLVM开发，并进行了优化和改进，同时支持Fortran语言前端，是针对鲲鹏平台的高性能编译器。

        推荐场景：高性能计算，HPC，服务器，PC等场景。

    毕昇JDK：

        简介：基于OpenJDK开发，面向Java开发者和使用者的一款稳定可靠、高性能、易调测的JDK，毕昇JDK针对鲲鹏平台进行了深度优化和质量增强。

        推荐场景：大数据应用，云计算，鲲鹏服务器的JAVA应用。

    GCC for openEuler：

        简介：GCC for openEuler是基于开源GCC开发的编译器工具链（包含编译器，汇编器，链接器），在openEuler社区开源发布，并通过鲲鹏社区免费提供二进制包，支持包含ARM、x86在内的多种处理器架构。

        推荐场景：通用服务器，云计算等。

    4）调优

    挑战：软件运行时遇到性能瓶颈，传统手动调优方式，性能分析和调优手段单一，定位困难，对人员技能要求高，效率和准确率低下。

    方案：鲲鹏提供系统性能优化工具和JAVA性能优化工具，能够在软件运行状态下，自动采集系统数据，分析出系统性能指标，定位到瓶颈点及热点函数，给出调优建议，从而达到软件和鲲鹏平台融合的最佳性能。

    调优工具有以下几种：

    调优助手：通过系统化组织和分析性能指标、热点函数、系统配置等信息，形成系统资源消耗链条，引导用户分析性能瓶颈，并给出优化建议和操作指导，实现快速调优。

    系统性能分析：基于鲲鹏服务器的性能分析工具，针对多个专项分析系统性能状况，识别系统性能瓶颈，并给出针对性的多维度优化建议。

    Java性能分析：针对基于鲲鹏的服务器上运行的Java程序的性能分析和优化工具，图形化显示Java程序的堆、线程、锁、垃圾回收等信息，帮助用户采取针对性优化。

    系统诊断：能够快速定位内存、IO、网络等部件的异常，提供内存泄漏诊断、内存消耗信息分析展示、OOM诊断能力、网络IO诊断能力，帮助用户识别出源代码中内存使用的问题点。

    5）无源码迁移

    挑战：部分存量现网应用软件只有x86版本二进制工具包，且无源码可供移植，无法直接在ARM服务器上运行。
    方案：华为自研的二进制动态指令翻译软件ExaGear，能够在运行时将x86应用的指令翻译成ARM指令，使得大部分Linux x86-64应用无需重新编译即可运行在ARM64服务器上，从而屏蔽底层平台差异，低成本解决应用的平滑迁移，释放鲲鹏平台澎湃算力。

    华为动态二进制翻译工具（ExaGear）：ExaGear是华为自研动态二进制翻译工具，通过在运行时，将x86应用指令翻译为ARM64指令并执行，从而支持Linux x86应用无需重新编译就能运行在ARM64服务器上，帮助客户将Linux x86无源码应用快速迁移到ARM服务器上，且能稳定可靠运行。

    功能特性：

1. 支持多种部署方式： 物理机、虚拟机、容器。
2. 部署简单：一键式快速安装，x86应用部署和运行与迁移前保持一致。
3. 支持多版本Linux OS：目前支持openEuler，CentOS，并且根据用户需求，未来可定制支持更多Linux OS发行版。
4. 低损耗：大多数场景的应用，翻译损耗在20%以内。

三、亮点优势

   1）入门简单：不改变开发者开发习惯，快速上手

        两种形态任意选择：

        IDE插件模式：基于VS Code/Intelliji/MindStudio插件形式，提供一站式开发套件，供重度开发者选用。

        Web浏览器模式：轻量化迁移与分析工具，简单快捷。

   2）自动化：迁移内容自动识别，汇编代码自动翻译

    迁移内容自动识别：迁移依赖库处理建议自动生成，一键下载；待移植源文件自动识别,快速直达代码。

    汇编代码自动翻译：DevKit业界首创汇编翻译技术，汇编代码自动识别，一键替换迁移，一分钟完成汇编代码的迁移。

   3）高效：代码修改建议自动生成，开发效率倍增

• 识别C/C++/Fortranl汇编源代码，提供修改建议；Make、CMake、Automake编译选项、编译宏的解析及迁移建议。
• 支持100%Intrinsic函数转换（6000+个)，包括MMX、SSE及AVX Intrinsic等。
• 快速64位检查与结构体字节对齐修改建议。
  

    流程：工具标识问题代码 -> 浏览问题描述和建议 -> 一键替换建议代码 -> 完成修改

   4）可视：全场景性能分析可视，性能瓶颈一目了然、调优尽在掌握

   5）便捷：远程调测，提供更便捷的调测能力

    鲲鹏DevKit提供远程调测能力，基于远程调测插件,在IDE中一站式完成应用的开发与调试。

【参考】

【1】鲲鹏首页：https://kunpeng.huawei.com

【2】鲲鹏开发套件：https://kunpeng.huawei.com/#/developer/devkit/