一、软件的平台相关性及迁移挑战

1.多样性算力成为下一代计算产业的主流趋势

在计算产业发展的这几十年来，算力的发展越来越趋向于开放、多样性。从最早的封闭模式的大/小型机时期，发展到相对不那么封闭，实现了软硬件解耦的X86时代，一直到到现在开放的多种算力结合的多样性时代，特别是ARM架构的异军突起，从端侧开始，慢慢形成了端、边、云协同的新形式。

2.ARM架构渐成服务器头部厂商的新选择

ARM架构的发展是大势所趋，ARM架构的服务器出现在了越来越多的应用场景中：

• HPC场景：Fujitsu Fugaku富岳ARM系统登顶TOP500超算榜首；欧洲处理器计划(EPI）推动融合ARM、RISC-V技术的本土首款百亿亿级超算处理器落地；
  
• 公有云场景：亚马逊、微软、华为云等TOP云服务厂商上线基于ARM的Web、大数据等主流公有云服务；
• 数据中心场景：基于华为（64核)、Ampere ( 80核)、Marvell ( 96核）等多核高并发ARM架构的服务器成熟商用；

3.软件-语言-平台兼容性

现在在X86平台上已经有海量的软件，常用的开发语言也有几十种之多，那么，在把软件从X86平台迁移到鲲鹏平台的时候，会有哪些兼容性问题呢？如何解决？

一般来说，把语言类型分为三种，一种是编译型、一种是解释型，另一种是专有型，如下图所示：

从上图可以看出，对于编译型语言开发的应用或依赖文件，需要进行软件迁移并重新编译，具体来说对于依赖文件，可以将x86平台的依赖文件用鲲鹏对应依赖文件替代，再重新编译或打包；对于源码及编译脚本中涉及平台相关内容，修改为鲲鹏平台兼容代码，再用对应编译器重新编译。

4.软件迁移策略

根据上一节所示的平台兼容性，可以把软件迁移策略分为解释型语言、编译型语言、Windows开发语言3类，它们具体的迁移策略如下图所示：

（1）解释型语言

JAVA、Python等解释型语言，因为语言本身支持跨平台，迁移起来最简单，找到合适的解释器，只要运行环境没问题，就可以直接使用。当然，有些解释型语言的软件还有对编译型语言的调用，比如so库等，这些被调用的文件也需要找到合适的鲲鹏架构下的替代文件。

（2）编译型语言

C/C++/Fortran/GO等编译型语言，需要根据软件本身的性质来选择合适的迁移策略。

• 开源软件：可以和社区协同，获取源代码，然后执行迁移、重新编译的流程，获得在鲲鹏计算平台运行的软件。
• 自研软件：自己开发的软件，可以通过商业合作的形式进行迁移，或者直接自己迁移。
• 商业闭源软件：如果可以通过商业合作的形式，就通过商业合作；如果不能进行商业合作，可以选择替代的其他软件；对于性能要求不高的，也可以通过动态翻译工具Exagear在鲲鹏计算平台上直接运行，如果性能要求较高，可以在X86平台上部署这些软件，形成鲲鹏平台和X86平台的混合部署。

（3）Windows开发语言

因为鲲鹏计算平台目前尚不支持Windows，对于这种开发语言开发的程序，可以通过混合部署的模式部署到X86平台上。

5.鲲鹏处理器与x86处理器的架构和指令差异

鲲鹏架构和X86架构在多个层面都有较大的差异，以一个简单的加法为例，如下图所示：

可以看到，两者在指令长度、指令操作符和操作数、汇编指令含义等都存在非常大的不同。

两者的不同还体现在下面的几点：

• char数据类型的符号
• 内嵌汇编指令重写
• 双精度浮点型转整形溢出处理
• -m64编译选项的替换
• 宏定义
• Built-in函数
• SSE Intrinsic

在进行迁移的时候，这些方面都需要考虑到，在鲲鹏平台上找到相应的解决方法，然后进行替换。

6.软件迁移面临的挑战

因为X86和鲲鹏架构之间的巨大差异，导致迁移工作面临较大的挑战，如图所示：

不管是迁移的可行性分析、实际的迁移，还是迁移后的性能调优，都存在着门槛高、准确率低、周期长、人工分析困难等情况。

二、鲲鹏开发套件全景介绍

针对软件迁移存在的这种痛点，华为推出了鲲鹏DevKit一站式开发套件，帮助开发者完成软件的代码迁移、编译调试、性能调优、异常诊断。

鲲鹏开发套件支持浏览器和IDE插件两种模式，对于轻度使用者可以使用浏览器模式，重度使用者可以使用IDE模式，在编码的时候就可以随时在IDE里使用鲲鹏开发套件的功能。鲲鹏开发套件安装的时候需要服务器，如果没有服务器的话，可以免费申请鲲鹏开发套件专属远程云环境。

1.IDE插件

鲲鹏开发套件的插件主要支持Visual Studio Code和IntelliJ IDEA两种开发工具，以Visual Studio Code为例，在扩展：商店里输入“kunpeng”可以找到鲲鹏开发套件的插件“Kunpeng DevKit”，如图所示：

单击“安装”按钮可以一键安装所有的4个扩展包（也可以根据需要安装特定的扩展包）：

• 鲲鹏代码迁移插件
  鲲鹏加速库插件
  鲲鹏编译插件
  鲲鹏性能分析插件

2.一键式安装&链接服务器端工具

工具支持一键式部署服务端工具，以代码迁移工具为例，步骤如下：

首先进入配置远端服务器窗口：

然后单击“点击此处部署”超链接，打开安装代码迁移工具的窗口：

输入目标服务器信息，单击“检测连接”按钮，检测通过后，“开始部署”按钮变成有效状态，单击该按钮，即可启动工具部署流程，安装终端的提示操作即可：

部署成功后，再配置远端服务器，即可完成服务器的连接。

三、代码迁移工具链解读

代码迁移工具主要包括5大功能：软件迁移评估、源码迁移、软件包重构、专项软件迁移、增强功能。

1.软件迁移评估

• 检查用户软件包（RPM、DEB、TAR、ZIP、GZIP等文件）中包含的SO（Shared Object）依赖库和可执行文件，并评估SO依赖库和可执行文件的可迁移性。
• 检查用户Java类软件包（JAR、WAR）中包含的SO依赖库和二进制文件，并评估SO依赖库和二进制文件的可迁移性。
• 检查指定的用户软件安装路径下的SO依赖库和可执行文件，并评估SO依赖库和可执行文件的可迁移性。

2.源码迁移

• 检查用户C/C++/Fortran软件构建工程文件，并指导用户如何迁移该文件。
• 检查用户C/C++/Fortran/Python软件构建工程文件使用的链接库，并提供可迁移性信息。
• 检查用户C/C++/Fortran/Python软件源码，并指导用户如何迁移源文件。其中，Fortran源码支持从Intel Fortran编译器迁移到GCC Fortran编译器，并进行编译器支持特性、语法扩展的检查。
• 检查用户Python程序通过ctypes模块加载的SO文件的兼容性。
• x86汇编指令转换，分析部分x86汇编指令，并转换成功能对等的鲲鹏汇编指令。

源码分析完毕后会生成分析报告：

分析报告分为迁移报告和源码迁移建议两个部分，默认显示迁移报告。

迁移报告分为5个区域，分别解释如下：

• 配置信息：记录被扫描分析的源码路径、是否增强检查、编译器版本，构建工具，编译命令，目标操作系统，目标系统内核版本等信息。
• 迁移统计信息：分为两个部分，一部分是依赖文件信息，包括需要迁移的依赖文件总数、可兼容替换的数量、待验证替换的数量；另一部分是源码迁移统计，包括需要的人月、源文件数及代码行数。
• 与架构相关的依赖库文件：显示依赖文件信息以及处理建议，在“分析结果”列可以看到是否已经有兼容鲲鹏平台的替换文件，如果有的话可以在“处理建议”列单击“下载”超链接下载适配好的依赖文件。
• 需要迁移的源文件：显示需要迁移的源文件个数、具体文件信息和需要迁移的代码行数，在每一个文件的操作列，可以单击“查看建议源码”超链接来查看修改建议。
• 下载报告：可以下载.CSV格式和.html格式的报告，单击对应的按钮即可以下载。

源码迁移建议页面分为两个部分，左侧是文件列表，右侧是选定源码文件的内容及迁移建议。

在文件列表栏选中文件，在原始源代码区域会用红色波浪线标出需要修改的代码，把鼠标放在待修改代码上面，会弹出修改建议，可以按照修改建议自动或者手动修改代码。

3.软件包重构

在鲲鹏平台上，分析待迁移软件包构成，重构并生成鲲鹏平台兼容的软件包，或直接提供已迁移了的软件包。

软件包重构流程一般如下：

步骤1：准备要重构的软件包；

步骤2：评估迁移需要重构的软件包；

步骤3：分析软件包，生成分析报告，下载可兼容替换的jar包；

步骤4：进入软件包重构界面，上传要重构的软件包；

步骤5：配置依赖文件；

步骤6：执行软件包重构；

步骤7：下载重构后的软件包；

4.专项软件迁移

专项软件迁移提供开源软件迁移、调优的工具化解决方案。用户可以按照解决方案的粒度选择相应的软件，进行工具化快速迁移软件。专项软件迁移包含软件下载、修改、编译和软件包构建功能，需要用户在基于鲲鹏的服务器环境使用。

5.增强功能

鲲鹏代码迁移工具提供下面三种增强功能：

• 64位运行模式检查

  对用户C/C++软件从32位模式迁移到64位模式进行检查。工具强制以64位模式编译用户软件，并通过编译选项发现从32位模式迁移到64位模式的必要修改，并提示用户进行进一步检查。

• 结构体字节对齐检查

  用户软件中的结构体变量进行检查，分析其内存分配情况，并反馈用户。

• 内存一致性检查

  对用户软件迁移到鲲鹏平台可能存在的内存一致性问题进行检查、修复。自动修复工具需要更新用户使用的GCC编译器，随后在用户软件的编译过程中自动完成内存一致性问题的修复。

四、加速库

为了充分发挥鲲鹏CPU硬件设计的优良性能以及ARM指令本身的优势，华为推出了一系列基于硬件加速和软件指令加速的鲲鹏加速库，这些加速库以基础库的形式提供，兼容开放的接口，在保证上层应用基本不需要更改代码的前提下，为鲲鹏平台的应用提供更强的能力。

鲲鹏加速库插件即插即用，支持从Visual Studio Marketplace及JetBrains Marketplace下载并在线安装插件客户端，能够扫描代码文件中可使用鲲鹏加速库优化后的函数或汇编指令，生成可视化报告；编码时能够自动匹配鲲鹏加速库函数字典，智能提示、高亮、联想字典中可以替换的库和函数。

五、编译器

由于鲲鹏处理器与x86处理器的指令差异，编译型代码/软件包从x86迁移到鲲鹏处理器时，通常需要重新编译才能运行；为解决这种问题，鲲鹏提供一键式部署的GCC编译器及包含毕昇编译器、JDK在内的全套编译软件，发挥鲲鹏平台极致性能，使能开发者高效创新。

• 毕昇编译器：基于开源LLVM开发，并进行了优化和改进，同时将Flang作为默认的Fortran语言前端编译器，是针对鲲鹏平台的高性能编译器；
• 毕昇JDK：基于OpenJDK开发的一款高性能JDK，可用于生产环境；
• 鲲鹏GCC：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）；

六、亮点与优势

鲲鹏开发套件具有入门简单、自动化、高效、便捷、可视化的优势。

1.入门简单

不改变开发者开发习惯，快速上手。

2.自动化

迁移内容自动识别，汇编代码自动翻译。

3.高效

代码修改建议自动生成，开发效率倍增。

• 识别C/C++/Fortran/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；

4.便捷

远程调测，提供更便捷的调测能力。

5.可视化

全场景性能分析可视，性能瓶颈一目了然、调优尽在掌握。

详细的鲲鹏开发套件介绍见官网：https://www.hikunpeng.com/zh/developer/devkit