DP读书：鲲鹏处置惩罚器 架构与编程（十四）ACPI与软件架构具体调优 ...

操作体系内核

ACPI（Advanced Configuration and Power Interface）
是一种由英特尔、微软、惠普、索尼等公司共同开发的电源管理标准。它提供了一种通用的电源管理接口，用于管理盘算机体系的电源状态、性能和配置等方面。
在盘算机体系中，ACPI负责处置惩罚电源管理事件，例如体系启动、关机、休眠、叫醒等。它还提供了对硬件设备、散热设备、电池和其他设备的控制本领。
ACPI在盘算机体系中扮演着重要的脚色，它可以或许提高体系的能源效率和延伸电池寿命，同时提供更好的体系性能和稳固性。

ARM64平台的Device Tree定义在Linux源码的arch/arm64/boot/dts/目录下。Device Tree是用于形貌体系硬件的一种数据结构，它被用于在引导过程中初始化硬件。
下面是一个简朴的ARM64平台Device Tree的示例，这是一个虚拟设备树，只为了明确基本概念。在现实设备树中，会有更多具体的属性和配置。
对不起，我不能直接处置惩罚C语言的代码。但是我可以帮你明确一个ARM64平台设备树（Device Tree）的基本结构，并且我可以给你一个例子。

2. git clone https://github.com/torvalds/linux.git
3. cd linux
4. cd scripts/dtc/
6. make
7. sudo make install PREFIX=/usr/local
10. // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
11. /*
12. * Example Device Tree for ARM64 SoC
13. *
14. * This is a simple example showing the basic structure of a Device Tree for an ARM64 platform.
15. */
17. /dts-v1/;
19. / {
20.     compatible = "example,arm64";
21.     model = "Example ARM64 SoC";
23.     memory@80000000 {
24.         device_type = "memory";
25.         reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x80000000>; // 2 GiB of memory starting from 0x80000000
26.     };
28.     chosen {
29.         bootargs = "console=ttyAMA0,115200";
30.     };
32.     uart@9000000 {
33.         compatible = "example,uart";
34.         reg = <0x0 0x9000000 0x0 0x1000>;
35.         interrupt-parent = <&gic>;
36.         interrupts = <0 13 4>; // interrupt number 13, active high, level triggered
37.     };
39.     gic: interrupt-controller {
40.         compatible = "example,gic-v3";
41.         interrupt-controller;
42.         #interrupt-cells = <3>;
43.         interrupt-parent = <&gic_cpuif>;
44.     };
46.     gic_cpuif: interrupt-controller@5000 {
47.         compatible = "example,gic-v3-cpuif";
48.         reg = <0x0 0x5000 0x0 0x1000>;
49.         interrupts = <0 8 1>; // interrupt number 8, active high, edge triggered
50.         interrupt-parent = <&gic>;
51.     };
52. };

复制代码

鲲鹏软件移植

鲲鹏软件移植流程

鲲鹏软件移植流程包罗以下步骤：

• 预备JDK：安装ARM版本JDK。
  
• 配置环境变量：配置JDK路径等环境变量。
  
• 编译：Java源码生成字节码。
  
• 测试：启动Java程序，调试功能。
  

以上就是鲲鹏软件移植的完整流程
编译工具选择

编译工具的选择重要取决于你利用的编程语言和开发环境。以下是一些常见的编译工具：

• Microsoft Visual Studio：这是一个完整的开发工具集，适用于C/C++/C#等编程语言，适用于微软支持的所有平台。它包罗了UML工具、代码管控工具、集成开发环境(IDE)等，是一个非常实用且强大的代码编写开发软件。
  
• GCC：GNU Compiler Collection（GCC）是一个用于编程语言编译的软件，它支持C、C++、Objective-C、Fortran、Ada等语言。
  
• Clang：Clang是一个基于LLVM的C/C++/Objective-C编译器，它重要用于优化编译效率和代码质量。
  
• Java Development Kit (JDK)：如果你正在开发Java应用程序，那么你须要JDK，它包罗了Java编译器(Javac)和其他工具。
  
• Python表明器和编译器：Python是一种表明型语言，因此它不须要编译器。但是，Python有各种表明器和编译器，如CPython、Jython、IronPython等。
  这只是其中的一部分，现实上另有很多其他的编译工具可供选择。你应该根据本身的具体需求和习惯来选择适合你的编译工具。
  

编译参数移植案例

在编译过程中，一些特定的编译参数可能会影响到编译的结果和顺应性。以下是一些编译参数的案例，这些参数在移植过程中可能会起到关键作用：

1. 1. -march 和 -mtune：这两个参数用于指定目标处理器架构。例如，-march=native 将使编译器优化为运行在本地硬件上，而 -march=x86_64 将优化为运行在64位x86处理器上。
2. 2. -fPIC (Position-Independent Code)：该参数用于生成位置无关的代码，这在实现共享库时非常重要。
3. 3. -I：该参数用于指定头文件的搜索路径。在移植过程中，可能需要修改此参数以适应新的环境。
4. 4. -L：该参数用于指定库文件的搜索路径。同样，在移植过程中，可能需要修改此参数。
5. 5. -l：该参数用于指定要链接的库。这可能涉及到链接到不同的库文件，以适应新的环境。
6. 6. -D：该参数用于定义宏。在移植过程中，可能需要定义新的宏以适应新的环境。

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请注意，以上只是一些常见的编译参数示例，现实上另有很多其他的编译参数可以在移植过程中利用。具体的参数选择将取决于你的需求和目的平台的具体环境。
源码修改案例

源码修改案例重要是针对特定的需求或标题，对程序源代码举行修改和优化。以下是一个简朴的源码修改案例：
假设我们有一个C语言程序，其中有一个函数名为 calculate_average，它接收一个整数数组和数组的长度作为输入，盘算数组的平均值并返回结果。

1. double calculate_average(int* arr, int length) {
2.     double sum = 0.0;
3.     for (int i = 0; i < length; i++) {
4.         sum += arr[i];
5.     }
6.     return sum / length;
7. }

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如今我们想要修改这个函数，使其可以或许忽略数组中的任何负数并直接跳过盘算。我们可以添加一个简朴的判断语句来实现这个功能。

1. double calculate_average(int* arr, int length) {
2.     double sum = 0.0;
3.     for (int i = 0; i < length; i++) {
4.         if (arr[i] >= 0) {
5.             sum += arr[i];
6.         }
7.     }
8.     return sum / length;
9. }

复制代码

通过这个修改，函数如今只会盘算数组中的非负数，并返回它们的平均值。这可以应用于任何包罗负数的数组，以忽略它们并得到更准确的结果。
请注意，这只是一个简朴的例子，现实的源码修改可能会更加复杂和涉及更多的细节。在修改源代码之前，建议举行充分的测试和备份（在虚拟机上跑没标题再上），以确保修改不会引入错误或破坏原始功能。
鲲鹏分析扫描工具 Dependency Advisor

Dependency Advisor 是一款可以简化客户应用迁移到鲲鹏服务器过程的工具。它重要安装在X86服务器上，用于分析可移植性和移植投入。该工具支持查抄用户软件资源包（RPM、JAR、TAR、zip、gzip 文件）中包罗的 SO 依赖库，并评估 SO 依赖库的可移植性；查抄指定的用户软件安装路径下的 SO 依赖库，并评估 SO 依赖库的可移植性；查抄用户软件 C/C++ 软件构建工程文件，并评估该文件的可移植性；以及查抄用户软件 C/C++ 源码，并评估软件源文件的可移植性。
此外，Dependency Advisor 会主动分析并输出指导报告，提供软件移植报告以及移植工作量评估。它还支持下令行方式和 Web 两种工作模式。
鲲鹏代码迁移工具 Porting Advisor

Porting Advisor 是一款可以资助开发者将应用从 x86 平台迁移到鲲鹏平台的代码迁移工具。具体功能包罗：

• 分析可迁移性：Porting Advisor 可以分析用户的源代码以及相关依赖，判断其是否可以迁移到鲲鹏平台。
  
• 主动分析：Porting Advisor 可以主动分析出须要修改的代码内容，并给出修改建议。
  
• 提供指导：Porting Advisor 可以资助开发者解决在迁移过程中遇到的标题，提供相应的解决方案。
  

利用 Porting Advisor 举行代码迁移可以降低人工排查的工作量，提高团体迁移效率。
     鲲鹏软件性能调优

鲲鹏软件性能调优流程

鲲鹏软件性能调优流程包罗以下步骤：

• 建立基准：在优化或监督开始之前，首先要建立一个基准数据和优化目的。这包罗硬件配置、组网、测试模型、体系运行数据（CPU/内存/IO/网络吞吐/响应延时等）。我们须要对体系做全面的评估和监控，才能更好的分析体系性能瓶颈，以及实施优化措施后体系的性能变化。优化目的即是基于当前的软硬件架构所渴望体系达成的性能目的。
  
• 压力测试与监督瓶颈：利用峰值工作负载或专业的压力测试工具，对体系举行压力测试。利用一些性能监督工具观察体系状态。在压力测试期间，建议具体记录体系和程序的运行状态，精确的汗青记录将更有助于分析瓶颈和确认优化措施是否有效。
  
• 性能分析：基于压力测试的结果，举行性能分析，找出性能瓶颈。这包罗查找CPU、内存、I/O、网络等方面的瓶颈。
  
• 优化：根据性能分析的结果，接纳相应的优化措施。优化的具体方法可能因体系和应用的差别而有所差别。
  
• 再测试：在实施优化措施后，须要重新举行压力测试和性能监督，确认优化效果。
  
• 迭代：性能调优是一个反复迭代的过程，须要持续举行，不断优化体系的性能。
  

以上就是鲲鹏软件性能调优的一般流程，具体实施时可能须要根据具体环境举行调解。
     CPU与内存子体系性能调优

为了举行CPU和内存子体系的性能调优，可以接纳以下措施：

• CPU方面：
  
  
  
  • 多线程优化：公道地利用多线程，将盘算使命划分为多个线程并行执行，充分利用多核CPU的性能。
    
  • 减少上下文切换：减少线程之间的频仍切换，避免由于上下文切换带来的开销。
    
  • 缓存优化：充分利用CPU缓存，避免缓存未命中带来的性能丧失。例如，利用局部性原理优化数据访问模式，减少缓存未命中。
    
  
  
• 内存方面：
  
  
  
  • 内存分配优化：公道设置内存分配计谋，避免频仍的内存分配与释放。可以采用对象池、内存池等技术来优化内存管理。
    
  • 内存访问模式优化：充分利用局部性原理，优化内存的访问模式。例如，通过连续访问、对齐访问等方式减少内存访问的随机性。
    
  • 内存压缩与分片：对于内存占用较大的数据结构或对象，可以考虑举行内存压缩或分片，以减少内存占用和提高访问效率。
    
  
  

     另外，还可以通过性能监控和性能分析工具，对CPU和内存子体系举行监测和分析，找出性能瓶颈，并接纳相应的优化计谋。差别的应用场景和需求可能须要接纳差别的优化手段，因此建议联合具体环境举行调优，并举行性能测试和评估，以验证优化效果。
网络子体系性能调优

对于网络子体系的性能调优，可以接纳以下措施：

• 减少网络延迟：
  
  
  
  • 利用高性能网络设备：选择高性能的网络互换机、路由器等网络设备，以减少数据包的传输延迟。
    
  • 利用更快速的网络协议：例如，采用更快速的传输协议（如TCP Fast Open、QUIC）来减少握手延迟和连接建立时间。
    
  • 优化网络拓扑结构：公道规划网络拓扑结构，减少数据包的传输距离，降低网络延迟。
    
  
  
• 提高网络带宽：
  
  
  
  • 网络负载平衡：通过配置负载平衡设备或软件，将网络流量均匀分配到多个服务器上，提高团体网络带宽。
    
  • 数据压缩与加快：利用数据压缩和加快技术，减少数据传输量，从而提高可用带宽。
    
  • 增加带宽容量：升级网络设备，增加带宽容量，以满足高并发的网络哀求。
    
  
  
• 优化网络协媾和计谋：
  
  
  
  • TCP/IP参数调优：根据具体应用场景，调解TCP/IP协议的参数，如窗口大小、拥塞控制算法等，以提高网络传输效率。
    
  • 数据包优先级管理：通过配置网络设备的QoS（Quality of Service）功能，对差别类型的数据包举行优先级管理，确保重要数据的实时传输。
    
  
  
• 缓存与缓冲区管理：
  
  
  
  • CDN加快：利用内容分发网络（CDN）来缓存静态资源，加快数据的传输速率。
    
  • 缓存技术应用：根据现实需求，公道地利用缓存技术，将热门数据、查询结果等缓存在内存中，加快数据访问速率。
    
  • 缓冲区大小优化：针对网络设备的缓冲区大小举行优化，避免过大或过小的缓冲区导致的性能标题。
    
  
  

此外，还可以通过监控和分析网络流量、延迟等指标，找出网络性能瓶颈，并举行相应的调优计谋。综合考虑应用程序的特点、网络环境以及业务需求，选择符合的调优方案，并举行性能测试和评估，以验证优化效果。
     磁盘I/O子体系性能调优

对于磁盘I/O子体系的性能调优，可以接纳以下措施：
优化磁盘I/O性能的常见措施包罗：

• 利用RAID技术：RAID技术可以提供更高的磁盘读写性能和冗余容错本领。
  
• 块大小优化：根据应用程序的访问模式和数据块大小，调解磁盘块的大小以提高磁盘I/O性能。
  
• 操作体系参数调优：操作体系参数调解相关参数来改善磁盘I/O性能。
  
• 文件体系选择与优化：选择适合特定应用场景的文件体系，并举行相应的优化。
  
• I/O缓存与缓冲区管理：I/O缓存和缓冲区管理技术来减少磁盘I/O操作次数。
  
• 应用程序优化：应用程序优化，减少不须要的磁盘I/O操作。
  
• 磁盘性能监控与故障诊断：磁盘性能监控磁盘的性能指标，实时发现潜在标题，并接纳相应的故障诊断和修复措施。
  

这些措施综合起来可以提拔磁盘I/O子体系的性能和可靠性。但须要根据具体环境举行调优，并举行性能测试和评估，以验证优化效果。
应用程序性能调优

对于应用程序的性能调优，可以接纳以下措施：
   

• 代码优化：优化算法和数据结构和提高代码执行效率。
  
• 数据库优化：数据库索引优化和提高数据检索操作。
  
• 缓存技术应用：利用缓存技术和提高读取速率。
  
• 网络通信优化：减少网络哀求次数和提高速率。
  
• 性能监控与调试：利用性能监控工具和评估体系的性能表现。
  

  

• 代码优化：
  
  
  
  • 优化算法和数据结构：选择高效的算法和数据结构，减少不须要的盘算和内存消耗，提高代码执行效率。
    
  • 减少资源占用：实时释放不再利用的资源，避免资源泄漏。公道利用内存、文件句柄、数据库连接等资源，避免资源瓶颈。
    
  • 并发编程优化：公道利用多线程、多进程或异步编程模型，利用多核处置惩罚器和异步操作提高并发性能。
    
  
  
• 数据库优化：
  
  
  
  • 数据库索引优化：分析数据库查询的频率和模式，创建得当的索引来加快数据检索操作。
    
  • 数据库连接管理：公道维护和管理数据库连接，减少连接的建立和关闭开销。
    
  • 批量操作和事务管理：将多个数据库操作批量提交或利用事务举行管理，减少单次数据库交互的次数，提高效率和数据一致性。
    
  
  
• 缓存技术应用：
  
  
  
  • 利用缓存技术：将频仍读取的数据缓存在内存中，减少对底层存储体系（如数据库）的访问，提高读取速率。
    
  • 公道设置缓存计谋：根据数据的更新频率和重要性，设置符合的缓存计谋，如缓存过期计谋、LRU（最近最少利用）计谋等。
    
  
  
• 网络通信优化：
  
  
  
  • 减少网络哀求次数：归并多个网络哀求、采用批量操作，减少网络开销和延迟。
    
  • 压缩和加快数据传输：利用数据压缩和加快技术，减少网络传输数据量，提高速率。
    
  
  
• 性能监控与调试：
  
  
  
  • 利用性能监控工具：通过监控工具来获取应用程序的性能指标，如CPU利用率、内存占用、数据库查询时间等，找出性能瓶颈和潜在标题。
    
  • 举行性能测试：模仿现实利用场景，举行负载测试和性能测试，评估体系的性能表现，实时发现和解决性能标题。
    
  
  

除了以上措施，还可以根据具体应用场景和需求举行针对性的优化。关注应用程序的瓶颈和低效点，不断举行测试和改进，以提高应用程序的性能和响应速率。同时，注意平衡性能调优和可维护性之间的关系，避免过度优化导致代码难以明确和维护。
     基础软件性能调优

基础软件（如操作体系、数据库、Web服务器等）的性能调优，可以接纳以下措施：

• 增加硬件资源：
  
  
  
  • 增加CPU、内存和磁盘等硬件资源，以提高基础软件的执行速率和并发处置惩罚本领。
    
  • 利用更快的存储设备或网络传输设备，以提高数据的访问速率和传输效率。
    
  
  
• 调解软件参数：
  
  
  
  • 根据应用的工作负载和硬件配置，调解操作体系或数据库的参数，以到达最优性能。
    
  • 对于Web服务器，可以调解连接池大小、缓存计谋、哀求过滤等参数，以提高并发处置惩罚和响应速率。
    
  
  
• 优化软件架构和设计：
  
  
  
  • 应用符合的软件设计模式和开发框架，以提高代码复用性和可维护性。
    
  • 精良的软件架构可以提高基础软件的并发处置惩罚本领和可扩展性。
    
  
  
• 资源的公道利用：
  
  
  
  • 对于数据库体系，可以通过利用数据库缓存、公道索引等手段，减少访问磁盘的次数，提高数据访问速率。
    
  • 对于Web服务器，可以利用缓存技术对常常访问的数据举行缓存，降低数据库访问的频率。
    
  
  
• 举行性能测试和优化：
  
  
  
  • 对基础软件举行负载测试和性能测试，找出瓶颈和性能瓶颈。
    
  • 评估差别参数组合或优化技术的性能效果，选择最优方案。
    
  
  
• 体系监控和调试：
  
  
  
  • 通过体系监控工具实时监控体系的性能、资源利用率等指标，在体系出现非常时实时举行调试和修复。
    
  • 网络日记信息，实时发现潜在标题，并对体系举行诊断。
    
  
  

除了以上措施，还可以根据差别的基础软件举行针对性的调优。例如，对于数据库体系，还可以利用分区、分片等技术，提高数据处置惩罚的并行性和可扩展性。对于Web服务器，还可以利用负载平衡技术，提高并发处置惩罚本领和可用性。总之，基础软件的性能调优须要多方面的考虑和综合处置惩罚。

鲲鹏性能优化工具 Tuning Kit

Tuning Kit 是一款针对鲲鹏盘算平台的性能分析和优化工具，能网络处置惩罚器硬件、操作体系、进程/线程、函数等各条理的性能数据，分析出体系性能指标，定位到体系瓶颈点及热点函数。
Tuning Kit 支持以下功能特性：

• 体系配置全景分析：收罗整个体系的软硬件配置信息，分析并针对不公道项提供优化建议。
  
• 体系性能全景分析：借鉴业界的 USE（utilization、saturation、errors）方法，通过收罗体系 CPU、内存、存储 IO、网络 IO 等资源的运行环境，得到它们的利用率、饱和度、错误等指标，识别体系瓶颈。
  
• 针对部分体系指标项，根据已有的基准值和优化经验提供优化建议。
  
• 体系资源调度分析：基于 CPU 调度事件分析 CPU 核、进程/线程在各时间点的运行状态，进程/线程切换环境，给出相应的优化建议。
  

Tuning Kit 可以资助用户更好地相识体系性能，识别和解决体系瓶颈，提高体系团体效率。
     

鲲鹏开发者社区：https://www.hikunpeng.com/developer/boostkit

Kunpeng官方文档所在
https://www.hikunpeng.com/document/detail/zh/kunpengdevps/porting/qs/qs-pa-kunpengdevps.html
鲲鹏小智
https://www.hikunpeng.com/zh/airobot
参考文献：
[1]GB/T 7714：戴志涛、刘健培.鲲鹏处置惩罚器架构与编程:华为智能盘算技术丛书[M].北京:清华大学出版社,2020.
[2]https://www.hikunpeng.com/
[3]戚正伟、管海兵.深入浅出体系虚拟化：原理与实践[M]北京:清华大学出版社,2021.

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