朱建涛-自主可控软硬件与开源社区推进的一点思考.

自主可控软硬件与开源社区推进的一点思考江南计算技术研究所2015年11月汇报内容1.自主可控软硬件现状2.申威平台开源软件应用情况3.体会和思考一、国产自主软硬件现状在国家“863”、“核高基”等项目的大力支持下，国产基础软硬件取得了长足的发展，为构建自主可控、安全可信的网络信息体系打下了良好基础。形成了龙芯、申威、飞腾、众志等为代表的国产CPU形成了中标麒麟、深度、普华等为代表的自主OS形成了达梦、金仓、神舟通用为代表的国产数据库形成了以金山、中标普华、永中等为代表的应用软件初步具备从芯片设计到整机的自主可控能力基于开源及自研软件形成了自主可控基础软件体系应用支撑自主软件生态环境系统软件神威虚拟机管理器基础支撑C/C++/Fortran编译器及工具链Java支撑平台应用软件多媒体办套件浏览器硬件平台申威多核处理器申威I/O套片TCM模块DEEPIN操作系统中标麒麟操作系统系统软件：提供BIOS、VMM、操作系统功能，可高效管理调度CPU、内存、进程等各软硬件资源，可创建、管理虚拟机并服务于安全虚拟终端基础支撑：提供各种编译器及运行时库，Java支撑平台等。可屏蔽底层平台差异，具备基础应用开发、编译、调试、部署、运行、维护能力。应用支撑：已成功适配各种数据库、中间件、框架模型等，基于应用支撑模块可构建分布式、大规模复杂应用数据库中间件达梦金仓神舟东方通金蝶中创电子邮件中文支持公数据库前端应用软件：已完成办公软件、多媒体、浏览器等应用移植，具备日常办公、娱乐、专有业务和个人事务处理能力昆仑/百敖BIOS基础运行时软件栈的对比分析国产软件与Wintel体系以及x86-Linux体系比较自主可控基础体系采用Linux开源移植+自主研发相结合的方式和Wintel体系以及X86-Linux体系比较，在软件各层次都有对应软件产品软件类别X86(Windows)X86(Linux)国产自主可控BIOSBIOS-legacy、UEFIBIOS-legacy、UEFIUEFI（百敖、昆仑）操作系统WindowsLinuxLinux（中标麒麟、DEEPIN、睿思）虚拟机管理器VMWareKVM，XenSWVMM（睿思）编译器/工具链ICC、MSVCICC、GCC、LLVM/ClangGCC，SWCCJAVA环境JDK、.NETJDK、Tomcat、Jboss、WeblogicJDK、Tomcat、Jboss、东方通、金蝶、中创数据库MSSQLServer、OracleMySQL、OracleMySQL、达梦、神舟通用、人大金仓办公软件MSOfficeOpenOffice、LibreOffice中标普华、永中office、（金山WPS）浏览器IE、Firefox、ChromeFirefox、ChromeFirefox，Chrome开发环境VisualStudio、EclipseEclipse、QtCreatorEclipse、QtCreator自主软硬件能力瓶颈对国产系统架构的支持不完√多核支持、指令特性支持BIOS标准C库图形库JAVA中间件数据库办公软件浏览器桌面应用服务器基础环境LinpackWebAppOS内核TomcatX图形系统编译工具图像库媒体库GTK/GNOMEQT/KDEAPPFlash媒体播放MPI输入法LAMPAPP桌面基础环境服务器应用底层系统软件基础软件库国产结构的优化支持薄弱√基础C库、图形图像处理重点软件结构性优化工作不足√JAVA虚拟机、媒体播放器大型应用软件适配调优环节缺失√浏览器、数据库、办公软件亟待催生新产业链环境B/S应用C/S应用GUIApplet应用类型consoleVisualstudio.netEclipseQtcreator开发环境DelphiMFCWTLQt开发框架FlexSSHMVCC/C++JAVAJS开发语言SQLVBACom/ActivexCORBAWidget控件集成office扩展ODBCJDBCOCI数据接口注册表/配置文件线程/消息机制进程间通信操作系统socketCPURISCCISCSIMD应用开发和应用环境的多样性为应用迁移带来巨大挑战，具体表现在应用类型、开发环境、开发框架、开发语言、集成控件、数据接口、操作系统与CPU依赖等方面的选择多样化应用迁移瓶颈由于Wintel长期垄断，工具、社区、资料丰富，开发人员、最终用户已习惯Wintel体系Windows平台策略之一是鼓励通过插件机制扩展、集成复杂应用，其核心封闭，接口开放，导致用户难以摆脱平台制约已有系统不得不采用大量封闭的商业框架WindowsSDKMFC，WTL，.NET，VBAFlash/FlexActiveX控件、COM/DCOM组件应用迁移瓶颈面向国产平台的应用CPUX86处理器向国产自主多核处理器迁移驱动、基础软件、性能优化等与此密切相关Windows向Linux迁移用户使用习惯，开发运行环境，控件与库支持各不相同32位应用向64位应用迁移变化带来的潜在正确性与性能问题OSAPP应用迁移瓶颈应用迁移需跨越Windows到Linux、X86到国产CPU、32位到64位等三大鸿沟自主软硬件生态发展的三种模式模式技术路线典型代表HARD自主路线；构建自主技术体系龙芯、申威NORMAL设计微结构；依附Wintel或AA体系飞腾、君正、众志SIMPLE合作/合资；直接继承外部体系兆芯、宏芯、海思麒麟三种模式对比模式优点缺点HARD拥有自主发展权；安全可控度高利润在国内技术门槛高，发展不易构建生态环境难度极大NORMAL技术门槛低、时间成本低性能起点高生态环境可依赖自主可控度受限，安全基础不牢靠技术发展受限，技术更新成本增加SIMPLE技术门槛低、时间成本低技术成熟、生态环境好缺乏自主发展权安全性难以根本突破国产自主软硬件推进思考重视程度前所未有，应用需求全面开花应用规模迅速膨胀，推进速度超乎想象利益集团竞相追逐，国产品牌百花齐开自主体系良机难求，发展之路任重道远汇报内容1.自主可控软硬件现状2.申威开源软件应用情况①编译器②JAVA③其它3.体会和思考国际主流编译器现状编译器支持的处理器操作系统语言标准最新版本（发布时间）开源社区研发团队IntelIccX86、IA等平台WindowsMacOSXLinuxC++11OpenMP3.114.0（2013年10月）商业编译器闭源Intel开发团队IBMXLPowerAIXSUSE/Redhat/FedoraC11、C++11F2003/2008OpenMP3.1XLC/C++12.1XLFortran14.1（2012年）商业编译器闭源中国研发团队北美研发团队PathscaleX86-64等平台Redhat/UbuntuC++11F2003/2008OpenMP2.5EKOPath5（2013年12月）EKOPath4开源EKOPath5闭源PathScaleIncGCC多平台绝大多数类Unix平台C11/全部C++11F2003/F2008OpenMP4.0（F）5.2.1（2015年7月1日）活跃开源社区Open64多平台LinuxC99F95OpenMP3.05.0（2011年11月）2012起已经不更新开源社区Clang/LLVM多平台MacOSXFreeBSD全部C++113.4.2（2014年6月19日）活跃开源社区GCC的优势绝大多数Linux平台标配的编译器，支持主流的编程语言对新语言标准的支持具有很强的时效性开源社区非常活跃，新技术新功能更新快移植开发升级有保障，全世界都在做贡献主要开源OS发行版的GCC工具链基本上都是跟着GCC最新版本走OSGCCASLDGLIBC最新版Centos7.04.8.32.23.522.23.522.17ubuntu5.2.12.25.512.25.512.21fedora5.1.12.25.512.25.512.21debian5.2.12.25.512.25.512.21GCC申威平台工作功能建立一整套SW64分支（configure、机器描述、架构处理等）添加并完善申威指令集支持添加并支持架构相关的语言扩展解决架构无关代码与申威架构的兼容性问题移植库及工具链：基础C库（Glibc）、编译工具集、GDB等有效支持各种语言在申威平台的编译运行支持（GO语言等）性能量身订做一系列申威指令集定制优化，如SIMD、访存、预取等基础C库针对申威架构重新优化适配自行开发了一整套高效数学库、多精度库效果GCC与申威平台良好适配SPEC标准测试集在申威平台的性能明显提升组队：2011年初抽调二进制翻译、编译器、操作系统相关精兵强将组建Java虚拟机研发团队研发思路：基于OpenJDK7，难点是HotSpot虚拟机移植横向拓展：以Java虚拟机为核心逐步拓展支持外围工具，支持Java应用的本地编译、调试、调优等功能，完成与集成开发环境联调纵向优化：深耕细作，解决多线程优化及一系列偶发疑难问题，大幅提升Java虚拟机自身稳定性从纵向和横向两个方面进行产品化充实完善JAVA移植优化情况功能：2012年通过JCK兼容性测试包，顺利与东方通等中间件适配，可支持桌面、服务端、Applet等各类Java应用性能：2013年完成性能优化版（申威410）JAVA移植优化情况SPECJVM2008测试结果其他开源工作Linux操作系统核心各种设备驱动Firefox浏览器谷歌Chromium浏览器开发平台：QT、ECLIPSE等面临主要问题移植工作量大代码复杂、庞大软件依赖项多优化难度大软件框架不熟悉CPU架构不匹配内嵌大量汇编代码汇报内容1.自主可控软硬件现状2.申威开源软件应用情况3.体会和思考体会和思考开源软件缓解了国内软件业人才匮乏、技术积累不足等问题，提供了学习和再创新平台自主软硬件能力不足以及应用迁移瓶颈等问题将长期存在三种芯片模式是对软硬件生态发展的一种探索体会和思考发展自主技术体系，建立自主安全生态拥抱开源软件，以开放的心态迎接挑战