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(Created page with "== 为什么使用32位Linux？== 使用32位Linux内核的目的是是为了减少内存占用并满足DDR和缓存要求的小容量（例如，64/128MB SIP SoC）。 ilp32的long和指针大小仅为lp64的一半（rv64默认abi - long和指针都是64位）。 这种数据类型上的显著差异导致了不同的内存和缓存占用成本。 在相同的128MB qemu系统环境中，这里是s32ilp32、s64ilp32和s64lp64之间的比较测量：")
 
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== 为什么使用32位Linux？==
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使用32位Linux内核的目的是是为了减少内存占用并满足DDR和缓存要求的小容量（例如，64/128MB SIP SoC）。
== 什么是rv64ilp32? ==
AIoT技术进步推动了对微控制器（MCU）和应用处理器（AP）更高计算能力的需求，凸显了32位架构的局限。内存访问和原子操作指令难以满足现代系统要求，催生了向64位架构的转型。此转型面临挑战：32位软件在64位硬件上运行时，指针与寄存器宽度不匹配影响性能。为应对这一问题，阿里巴巴-达摩院-玄铁团队提出了松弛扩展寻址模式（Relaxed-Addressing Mode），并与中科院软件所-PLCT实验室联合发布了业界首款RISC-V新32位产品级开源工具链（rv64ilp32 toolchain），专为固件、RTOS 和 Linux内核等设计，优化了性能与成本。新32位Linux内核在性能上大幅超越传统方案，ebpf性能提升300%，iperf-tcp提升17%。
Fedora 社区针对 RISC-V 拥有丰富的软件生态，与传统的64位方案相比，新32位构建能够节省39%的内存。这一优势使 Fedora RISC-V 能在嵌入式领域有更广泛的应用。正因为看到了新32位的潜力，在PLCT实验室的协助下，我们尝试了新32位 Fedora Remix移植，目前已可以运行在嘉楠 k230 开发板上：


ilp32的long和指针大小仅为lp64的一半（rv64默认abi - long和指针都是64位）。 这种数据类型上的显著差异导致了不同的内存和缓存占用成本。 在相同的128MB qemu系统环境中，这里是s32ilp32、s64ilp32和s64lp64之间的比较测量：
[[File:K230.jpg|thumb]]
 
== 快速开始 ==
CanMV-K230 Fedora 固件下载地址
 
[Release 2024.03.03-128m · ruyisdk/mkimg-k230-rv64ilp32](https://github.com/ruyisdk/mkimg-k230-rv64ilp32/releases/tag/2024.03.03-128m)
 
其中
 
<pre>
- rv64-canmv-rv64 (s64lp64+u64lp64)
- rv32-canmv-rv64 (s64lp64+u32ilp32)
- rv32-canmv-rv64ilp32 (s64ilp64 + u32ilp32)
</pre>
 
以下是各个版本的内存开销对比 (相比传统64位 k230，新32位Linux避免39%的内存开销)：
s64lp64 + u64lp64:
<pre>
- free -h
-      total used free shared buff/cache available
- Mem: 107Mi 39Mi 15Mi 1.0Mi  52Mi      53Mi
</pre>
s64lp64 + u32ilp32:
<pre>
free -h
    total used free shared buff/cache available
Mem: 107Mi 33Mi 31Mi 1.0Mi  41Mi      67Mi
</pre>
s64ilp32 + u32ilp32:
<pre>
free -h
    total used free shared buff/cache available
Mem: 108Mi 28Mi 41Mi 1.0Mi  38Mi      73Mi
</pre>
(used: 39MB -> 33MB -> 28MB, Prevent 39% memory waste in s64ilp32 + u32ilp32
 
== 固件烧录 ==
首先解压zst文件
<pre>
zstd -d k230-sdcard-fedora_rv32-canmv-rv64ilp32.img.zst
</pre>
使用 lsblk 查看TF卡设备路径，假设为/dev/sdb，执行以下指令烧录（谨慎）
<pre>
wipefs -a /dev/sdb
dd if=k230-sdcard-fedora_rv32-canmv-rv64ilp32.img of=/dev/sdb bs=1M status=progress
sync
eject
</pre>
 
== Linux 内核编译 ==
访问 https://github.com/ruyisdk/riscv-gnu-toolchain-rv64ilp32 获取工具链。
 
获取 Linux 内核：
<pre>
git clone https://github.com/ruyisdk/k230-rv64ilp32-linux-kernel.git -b k230-6.6-ilp32-128M --depth=1
cd k230-rv64ilp32-linux-kernel
</pre>
 
构建传统 s64lp64 Linux 内核：
<pre>
make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=<YOUR PATH>/riscv/bin/riscv64-unknown-elf- k230_evb_linux_enable_vector_defconfig all
</pre>
构建新32位Linux 内核，只需在以上命令附上 64ilp64.config 配置即可，示例如下：
<pre>
make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=<YOUR PATH>/riscv/bin/riscv64-unknown-elf- k230_evb_linux_enable_vector_defconfig 64ilp32.config all
</pre>

Latest revision as of 17:45, 5 March 2024

什么是rv64ilp32?

AIoT技术进步推动了对微控制器（MCU）和应用处理器（AP）更高计算能力的需求，凸显了32位架构的局限。内存访问和原子操作指令难以满足现代系统要求，催生了向64位架构的转型。此转型面临挑战：32位软件在64位硬件上运行时，指针与寄存器宽度不匹配影响性能。为应对这一问题，阿里巴巴-达摩院-玄铁团队提出了松弛扩展寻址模式（Relaxed-Addressing Mode），并与中科院软件所-PLCT实验室联合发布了业界首款RISC-V新32位产品级开源工具链（rv64ilp32 toolchain），专为固件、RTOS 和 Linux内核等设计，优化了性能与成本。新32位Linux内核在性能上大幅超越传统方案，ebpf性能提升300%，iperf-tcp提升17%。 Fedora 社区针对 RISC-V 拥有丰富的软件生态，与传统的64位方案相比，新32位构建能够节省39%的内存。这一优势使 Fedora RISC-V 能在嵌入式领域有更广泛的应用。正因为看到了新32位的潜力，在PLCT实验室的协助下，我们尝试了新32位 Fedora Remix移植，目前已可以运行在嘉楠 k230 开发板上：

快速开始

CanMV-K230 Fedora 固件下载地址

[Release 2024.03.03-128m · ruyisdk/mkimg-k230-rv64ilp32](https://github.com/ruyisdk/mkimg-k230-rv64ilp32/releases/tag/2024.03.03-128m)

其中 

- rv64-canmv-rv64 (s64lp64+u64lp64)
- rv32-canmv-rv64 (s64lp64+u32ilp32)
- rv32-canmv-rv64ilp32 (s64ilp64 + u32ilp32)

以下是各个版本的内存开销对比 (相比传统64位 k230，新32位Linux避免39%的内存开销)： s64lp64 + u64lp64: 

- free -h
-      total used free shared buff/cache available
- Mem: 107Mi 39Mi 15Mi 1.0Mi  52Mi       53Mi

s64lp64 + u32ilp32: 

free -h
     total used free shared buff/cache available
Mem: 107Mi 33Mi 31Mi 1.0Mi  41Mi       67Mi

s64ilp32 + u32ilp32: 

free -h
     total used free shared buff/cache available
Mem: 108Mi 28Mi 41Mi 1.0Mi  38Mi       73Mi

(used: 39MB -> 33MB -> 28MB, Prevent 39% memory waste in s64ilp32 + u32ilp32

固件烧录

首先解压zst文件 

zstd -d k230-sdcard-fedora_rv32-canmv-rv64ilp32.img.zst

使用 lsblk 查看TF卡设备路径，假设为/dev/sdb，执行以下指令烧录（谨慎） 

wipefs -a /dev/sdb
dd if=k230-sdcard-fedora_rv32-canmv-rv64ilp32.img of=/dev/sdb bs=1M status=progress
sync
eject

Linux 内核编译

访问 https://github.com/ruyisdk/riscv-gnu-toolchain-rv64ilp32 获取工具链。

获取 Linux 内核： 

git clone https://github.com/ruyisdk/k230-rv64ilp32-linux-kernel.git -b k230-6.6-ilp32-128M --depth=1
cd k230-rv64ilp32-linux-kernel

构建传统 s64lp64 Linux 内核： 

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=<YOUR PATH>/riscv/bin/riscv64-unknown-elf- k230_evb_linux_enable_vector_defconfig all

构建新32位Linux 内核，只需在以上命令附上 64ilp64.config 配置即可，示例如下： 

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=<YOUR PATH>/riscv/bin/riscv64-unknown-elf- k230_evb_linux_enable_vector_defconfig 64ilp32.config all
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