今天，Linux內(nèi)核在各種計(jì)算機(jī)架構(gòu)和各種類型的設(shè)備上運(yùn)行，從手機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī)。該操作系統(tǒng)（OS）的多功能性使其能夠跨嵌入式單核芯片部署到具有多個(gè)處理器內(nèi)核的服務(wù)器片上系統(tǒng)（SoC）到包含數(shù)百個(gè)處理器內(nèi)核的基站。這種可擴(kuò)展性是Linux如此成功的原因之一，也是它促進(jìn)了廣泛的應(yīng)用程序開發(fā)的原因。為 Linux 編寫的用戶應(yīng)用程序可以輕松移植到更快、更強(qiáng)大的處理器上。

為了利用這種可移植性并最大限度地提高可擴(kuò)展性，利用任何軟件（包括Linux）來(lái)促進(jìn)重用以加快上市時(shí)間和可靠性至關(guān)重要。當(dāng)我們?cè)谇度胧綉?yīng)用中從 32 位處理器遷移到 64 位處理器時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。在 64 位環(huán)境中重用久經(jīng)考驗(yàn)的 32 位軟件的能力對(duì)于快速輕松地開發(fā)強(qiáng)大的產(chǎn)品非常重要。

先進(jìn)的硬件技術(shù)簡(jiǎn)化了 64 位在網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)設(shè)備中的采用

我們可以從PC行業(yè)從32位到64位計(jì)算的過渡中學(xué)到的一個(gè)教訓(xùn)是，在硬件和操作系統(tǒng)過渡到64位之后，32位軟件將繼續(xù)存在。在過去的30年里，我們的行業(yè)一直在編寫和優(yōu)化適合32位空間的軟件。在完全過渡到64位世界之前，我們必須盡可能多地重用該軟件，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

幸運(yùn)的是，隨著硬件虛擬化和硬件多線程等嵌入式設(shè)計(jì)的新技術(shù)變得更加主流，同時(shí)提高性能和可靠性將變得更加容易。通過轉(zhuǎn)向多核和多線程，將有更多的CPU周期可供用戶使用。最重要的是，虛擬化現(xiàn)在允許應(yīng)用程序在不修改的情況下運(yùn)行，從而可以將線程或核心專用于特定應(yīng)用程序。一旦 64 位 Linux 在 SoC 上運(yùn)行，虛擬化使用戶能夠設(shè)置虛擬機(jī) （VM），該虛擬機(jī)可以運(yùn)行現(xiàn)有的單處理器 Linux 和未經(jīng)修改的用戶應(yīng)用程序。這允許現(xiàn)有軟件以最佳性能運(yùn)行;將此方法與多核結(jié)合使用，簡(jiǎn)單的任務(wù)分區(qū)可進(jìn)一步提高性能。

移動(dòng)

處理的未來(lái)基于多核。例如，一些用于移動(dòng)電話的應(yīng)用處理器包含多達(dá)八個(gè)64位內(nèi)核;無(wú)論每個(gè)人都同意我們真的需要那么多核心，它已經(jīng)成為一個(gè)基線基準(zhǔn)。這部分是由于一些Android應(yīng)用程序使用Linux作為構(gòu)建塊，并且可以從一個(gè)內(nèi)核擴(kuò)展到八個(gè)內(nèi)核。但是，在大多數(shù)32位應(yīng)用程序移植到64位處理器之前，在可預(yù)見的未來(lái)，最新的閃亮的新八核手機(jī)仍將運(yùn)行相同的32位應(yīng)用程序。

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)一直是多核和多線程處理器的大用戶。網(wǎng)絡(luò)軟件的一個(gè)關(guān)鍵特征是它本質(zhì)上是多線程的。網(wǎng)絡(luò)軟件中有三個(gè)主要任務(wù)：傳輸、接收和處理數(shù)據(jù)包。隨著生產(chǎn)線速度和處理需求的增加，并行任務(wù)的數(shù)量也會(huì)增加。在高端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，從互聯(lián)網(wǎng)骨干交換機(jī)到移動(dòng)基站，數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)MIPS處理器中的核心數(shù)量并不少見。例如，Imagination最近宣布了其MIPS I6400處理器內(nèi)核，可以從一個(gè)虛擬內(nèi)核擴(kuò)展到1，500多個(gè)虛擬內(nèi)核。這種前所未有的可擴(kuò)展性水平是基于這樣一種預(yù)期，即隨著千兆互聯(lián)網(wǎng)變得更加容易為消費(fèi)者提供，未來(lái)幾年內(nèi)核數(shù)量將繼續(xù)增加。

想象科技 MIPS I6400 能夠擴(kuò)展到 1，500 多個(gè)虛擬內(nèi)核。

家庭網(wǎng)絡(luò)

家庭DSL網(wǎng)關(guān)和無(wú)線路由器等住宅應(yīng)用一直在使用單核處理器，現(xiàn)在正迅速成為速度瓶頸。這些設(shè)備中的大多數(shù)都運(yùn)行Linux，并帶有經(jīng)過認(rèn)證的語(yǔ)音和用軟件編寫的DSL編解碼器。對(duì)于下一代路由器和網(wǎng)關(guān)，只需遷移到新的 64 位多核處理器，編解碼器可用的處理器周期就會(huì)增加一倍以上。通過重復(fù)使用相同的 32 位軟件，可以更快地將更新的 SoC 推向市場(chǎng)，而無(wú)需進(jìn)行廣泛的重新認(rèn)證。隨著軟件優(yōu)化的不斷發(fā)展，可以利用不同的編程技術(shù)來(lái)利用多線程或多核擴(kuò)展。

添加 Linux 軟件優(yōu)化

目前有兩種版本的 Linux;單處理器 （UP） Linux 和多處理器 （SMP） Linux.SMP 操作系統(tǒng)專為多核處理器而設(shè)計(jì)，是 Linux 可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)。雖然SMP Linux的性能開銷很小，但采用SMP Linux可以為未來(lái)的產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)，因此即使對(duì)于單處理器系統(tǒng)，今天也應(yīng)該主動(dòng)采用。這為設(shè)備制造商提供了過渡到多線程軟件所需的時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)更高的性能并添加新功能。

最近成立的prpl基金會(huì)也將有助于促進(jìn)這種遷移。prpl是一個(gè)開源，社區(qū)驅(qū)動(dòng)，協(xié)作，非營(yíng)利性基金會(huì)，旨在定位和支持MIPS架構(gòu)（并向其他人開放），重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)下一代數(shù)據(jù)中心到設(shè)備的便攜式軟件和虛擬化架構(gòu)?，F(xiàn)有的單核 Linux 用戶可以從 prpl 及其社區(qū)獲得 SMP Linux 的更新代碼庫(kù)，以幫助遷移到 SMP Linux。移植Linux操作系統(tǒng)后，可以使用“任務(wù)集”命令將每個(gè)任務(wù)或應(yīng)用程序綁定到特定的處理器。與 Linux 相關(guān)的固有處理開銷以及在單個(gè)處理器上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序（即上下文切換損失）分布在多個(gè)處理器上，從而使更多的 CPU 周期可用于應(yīng)用程序，而不是依賴于單個(gè)處理器。為了進(jìn)一步說(shuō)明這一概念，圖2顯示了從單個(gè)處理器內(nèi)核到多個(gè)處理器內(nèi)核的可能遷移路徑及其相關(guān)優(yōu)勢(shì)。

從單個(gè)處理器內(nèi)核遷移到多個(gè)處理器內(nèi)核可顯著降低操作系統(tǒng) （OS） 開銷，使應(yīng)用程序能夠更高效地運(yùn)行。

多核技術(shù)還為電源管理開辟了新的方法。從功率角度來(lái)看，將任務(wù)分配給兩個(gè)較慢的處理器比以高工作頻率運(yùn)行一個(gè)處理器更經(jīng)濟(jì)。多線程更進(jìn)一步，以最大限度地提高可用的處理能力。

未來(lái)是多核的

這是進(jìn)入技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。我們正在迅速?gòu)膯魏颂幚砥鬓D(zhuǎn)向多核處理器世界。有很多方法可以完成這種遷移，虛擬化等新技術(shù)通過創(chuàng)建虛擬世界（包括Linux）可以在新的多核芯片上未經(jīng)修改地運(yùn)行而無(wú)需任何更改，從而使遷移到多核處理器變得相對(duì)簡(jiǎn)單。

通過單處理器代為我們提供支持的軟件將通過包含越來(lái)越多的處理器的下一代硬件設(shè)備為我們提供支持。在prpl基金會(huì)等社區(qū)驅(qū)動(dòng)型組織的幫助下，新一代軟件將充分利用多核和多線程硬件，并提供更加集成的解決方案。

審核編輯：郭婷