LuaJIT的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn) LuaJIT RISC-V的技術(shù)挑戰(zhàn)與工作進(jìn)展

RISC-V SIG 預(yù)期隨主線發(fā)布的 openEuler 23.09 創(chuàng)新版本會(huì)集成 LuaJIT RISC-V 支持。本次發(fā)版將提供帶有完整 LuaJIT 支持的 RISC-V 環(huán)境并帶有相關(guān)軟件如 openResty 等軟件的支持。

隨著 RISC-V SIG 主線推動(dòng)工作的進(jìn)展，LuaJIT 和相關(guān)軟件在 RISC-V 架構(gòu)下的支持也被合入到 openEuler 主線代碼中。這標(biāo)志著，openEuler 將成為首個(gè)在主線分支為 LuaJIT 提供 RISC-V 架構(gòu)支持的主流發(fā)行版。

LuaJIT 的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

LuaJIT 是一個(gè)高效的 Lua5.1 實(shí)現(xiàn)，有高效的解釋器與優(yōu)雅的即時(shí)編譯引擎，擁有相較原版 Lua5.1 平均數(shù)倍的性能，不僅如此，它也有諸如 FFI、Bitop 擴(kuò)展和部分 Lua 高版本的特性。基于以上原因，LuaJIT 被廣泛使用，成為了事實(shí)上的 Lua5.1/5.2 運(yùn)行時(shí)。

LuaJIT RISC-V 項(xiàng)目背景

LuaJIT RISC-V（簡(jiǎn)稱 LJRV）是將 LuaJIT 移植到 64 位 RISC-V 平臺(tái)上的項(xiàng)目，旨在為 RISC-V 平臺(tái)提供一個(gè)高效的 Lua 運(yùn)行時(shí)，讓依賴 LuaJIT 的項(xiàng)目在 RISC-V 平臺(tái)上也能無(wú)障礙運(yùn)行。此前，相關(guān)工作在國(guó)內(nèi)外各個(gè)開源發(fā)行版平臺(tái)仍然屬于技術(shù)空白。

技術(shù)挑戰(zhàn)與工作進(jìn)展

由于 LuaJIT 的核心部分使用匯編編寫，移植到不同指令集平臺(tái)中的復(fù)雜性很大。尤其是 LuaJIT 的 JIT 部分不依賴于如 LLVM 的通用編譯框架，此前僅在 x86、ARM 等平臺(tái)完成移植，而 RISC-V 指令集的移植工作尚未開始，大量依賴 LuaJIT 的軟件包在 RISC-V 架構(gòu)的各個(gè)發(fā)行版上或無(wú)法運(yùn)行，或只能使用低速的原版 Lua5.1。

目前，中科院軟件所成功移植了 LuaJIT 的大部分功能，包括 DynASM 動(dòng)態(tài)匯編器，解釋器運(yùn)行時(shí)和 RISC-V 后端，現(xiàn)已通過(guò) PUC Lua5.1 回歸測(cè)試與 LuaJIT 回歸測(cè)試。同時(shí)，可以在 RISC-V 64 平臺(tái)上運(yùn)行依賴 LuaJIT 的程序有 Sysbench，Neovim，OpenResty，L?VE 等。已知存在的問題是 Unwinding 功能尚未充分移植，JIT 可能會(huì)出現(xiàn)一些未知的 bug。待相關(guān)工作完成與修復(fù)后，工程會(huì)進(jìn)一步合入上游。

另外在 openEuler 主線上，一些依賴 luajit 的包，都是深度集成形式的，如 openResty，wrk 等，移植工作需要進(jìn)行進(jìn)一步適配。

合入 openEuler 主線

基于 LuaJIT 的移植成果，RISC-V SIG 打包了相關(guān) patch 并且合入了 openEuler 的 LuaJIT master 分支。這意味著從即將發(fā)布的 openEuler 23.09 創(chuàng)新版本開始，openEuler 將原生支持 RISC-V 平臺(tái)的 LuaJIT 以及相關(guān)生態(tài)軟件包，這將是首個(gè)在主線分支為 LuaJIT 提供 RISC-V 架構(gòu)支持的主流發(fā)行版。

同時(shí)，在 LuaJIT 開發(fā)工作的基礎(chǔ)上，RISC-V SIG 也為 openResty 等 LuaJIT 強(qiáng)依賴的軟件包提供了相應(yīng)的支持，目前已合入主線。下圖是依賴 LuaJIT 的開源游戲 Minetest 的運(yùn)行演示圖，基于的環(huán)境是 openEuler RISC-V 平臺(tái)和 Unmatched 開發(fā)板。根據(jù)用戶測(cè)試反饋，游戲畫面流暢，操作延遲低。

性能對(duì)比及結(jié)果展示

我們?cè)?VisionFive 2 和 LicheePi 4A 上分別使用 PUC Lua5.1、LJRV 關(guān)閉 JIT、LJRV 開啟 JIT，運(yùn)行了 Lua-Benchmarks。在 TH1520 和 JH7110 環(huán)境的結(jié)果如下：

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關(guān)于作者

楊延玲，中科院軟件所 PLCT 實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)生，歐拉開源社區(qū) RISC-V SIG 成員，目前在溫州大學(xué)讀研二，負(fù)責(zé)協(xié)助 RISC-V SIG 和 ROS SIG 的日常運(yùn)營(yíng)。

審核編輯：湯梓紅