自从有了这个工具，一键代码迁移不在话下
摘要：鲲鹏开发套件 Kunpeng DevKit 可实现两人天快速完成代码迁移，提供全栈开发工具，集代码迁移、编译调试、性能调优、异常诊断等工具和功能于一体。
本文分享自华为云社区《【云驻共创】鲲鹏DevKit实现两人天高效迁移汇编代码》，原文作者：Victue。
一、鲲鹏之志
1.1 鲲鹏平台
鲲鹏平台，为全世界的开发者提供了一种新的算力选择。从硬件的开放，到系统软件的开源，涵盖从底层硬件、基础软件到上层行业应用的全产业链条，在国计民生的各个行业取得了重大效果或者进展。工欲善其事必先利其器，鲲鹏开发套件 KunpengDevKit 是华为公司为了广大鲲鹏开发者打造的一把屠龙之刃，帮助开发者高效开发，一键迁移。
1.2 Kunpeng DevKit
鲲鹏开发套件 KunpengDevKit 提供全栈开发工具，集代码迁移、编译调试、性能调优、异常诊断等工具和功能于一体。将开发者的工作各个环节一一串联，提供了一个方便、快捷和专业的工具包，通过鲲鹏 DevKit 可以帮助用户高效开发，一展宏图。
真正的武林高手，内功很强，外功同样很强！DevKit 产品设计和用户体验同样优秀！
时间有限，本文着重分享汇编翻译技术和 KunpengDevKit 产品体验。
二、汇编自动翻译
2.1 汇编代码
众所周知，汇编语言历史悠久，上手难度较高，是任何一种计算机或其他可编程器件的低级语言。在不同的设备中，汇编语言对应着不同的机器语言指令集。
一种汇编语言专用于某种计算机系统结构，如 x86_64 或 aarch64 汇编。这意味着在某种程度上汇编语言可以真正的操控硬件，可以完成高级语言不能完成的任务。同样，正因为汇编语言接近硬件平台，所以汇编语言也是晦涩难懂、难以上手。
2.2 汇编样式
每一个计算机平台都对应着自己的计算机平台，内存、寄存器等语法格式错综复杂。
汇编语言使用方式也多样，单指令简单嵌入汇编、多指令简单嵌入汇编、全汇编文件。这相当于在我们现代社会讲古文古诗，全篇都使用文言文或者其中引用两句古诗词。
2.3 意义和挑战
将代码从一个平台迁移到另一个平台，如果其中需要牵涉到汇编语言翻译，其代码迁移难度巨大。
目标是两人天完成应用迁移，然而如果代码中包含汇编语言，有可能 12 人都无法完成迁移。不行，不可以！华为必须开发汇编迁移工具！
“代码千万行，汇编就几行，迁移没工具，开发泪两行”
2.4 使用场景
在使用汇编语言时，嵌入汇编的指令数大部分是小于三条指令，使用都较简单，指令也比较集中。
全汇编文件中 SIMD 指令占了绝大多数，指令相对集中。
可以发现，常用汇编指令和 SIMD 指令占了汇编语言大半江山。只要能够解决常用指令和 SIMD 指令，项目就成功了一大半。
2.5 总体思路
目标是识别所有 X86 汇编，自动翻译（大多数场景且性能尽量不衰减）。
在开始时，对于常用的指令进行翻译，而后随着用户规模的扩大和使用量的增加，根据用户需求，逐步加入用户所需要的指令。
第一个技术点：自动化
第二个技术点：技术复用
整体技术架构面向未来，拥有生命力。所有就有了下列设计原则
设计原则
使用便利 - 一键迁移
可扩展性 - 翻译范围
可维护性 - 源码翻译
架构重用 - 不同场景
技术复用 - 不造轮子
2.6 总体设计
W + 二
“二”，直接翻译，实现从 X86-64 → AArch64
“W”，庖丁解牛，虽然操作较为复杂，但是利用编译技术的现有能力，加以改造为翻译所用，实现翻译效率最优化。依据上文所述汇编复杂特性以及平台便捷化目标，产生以下设计原则和设计方案
设计原则
汇编样式复杂
平台间差异大
目标要求很高
设计方案
能用则用
需改尽改
当快则快
曲折前行
三、汇编自动翻译部分技术
3.1 嵌入汇编的识别
对于全汇编，识别方式较为简单，通过文件的后缀即可识别汇编文件，问题在于嵌入汇编的识别。我们使用 Clang-Tidy 编译技术实现该目标。
Clang-Tidy：基于 LLVM 的静态语法检查框架，提供语法(AST)解析能力。
基于 Clang-Tidy 工具集拓展汇编识别和替换规则，使得 AST 关键节点暴露。定位汇编代码后即可为所欲为，进行翻译处理。
识别流程图如下：
下面给出一个小案例：
3.2 简单嵌入汇编的自动翻译
基于规则的自动翻译，即通过某种特征匹配规则识别和转换相应的代码。
1.指令操作数映射
2.汇编语句特征分析（绑定步骤 1)
3.规则库规则匹配（绑定步骤 2)
4.根据规则进行代码翻译
首先对汇编语句进行语法解析，解析完以后可以得到各个特征，再在规则库中进行特征规则匹配，即与语法结构进行匹配，在规则进行转换时，相对应的语法结构也进行转换，两者合一，即代码翻译完成。
3.3 复杂汇编的自动翻译
对于复杂汇编，指令条数多，语法结构复杂，千变万化，也可能存在外部引用等问题。
1.指令组合无法穷举
2.汇编模块引用外部变量
3.消除平台间调用差异
4.SIMD 指令对等翻译
上文中“W + 二”设计结构在复杂汇编翻译中发挥重要作用。下“一”进行 SIMD 直接翻译。
3.4 汇编翻译举例
将 X86-64 一键翻译为 AArch64，并且提供两种方案，旧的路径依旧可以在 X86 上执行，没有任何问题，并且创建的新分支可以运行在 Kunpeng 平台上。生成代码后，可以一键替换掉旧代码。提供一个 main 函数，可以看作一个驱动，测试驱动可以在 X86 和 Kunpeng 平台同时运行。运行结果一致。保留 X86 平台的兼容性，代码在不同的平台运行可以保持 100%的兼容和正确。
简单汇编翻译：
复杂汇编翻译：
天啦，这也太快了。朋友们，赶紧下载使用吧，一键翻译，迁移你的应用至鲲鹏平台。冲起来！
四、体验设计
Kunpeng DevKit 功能强大，使用优雅。采用超级方便的一站式解决方案，帮助开发者加速软件开发、迁移和算力升级。一站式开发套件、全流程效率提升。一站式迁移、编译、测试、分析。
4.1 应用迁移体验设计
开发者依照个人经验和习惯可以大致分为三类：
经验较少的用户，重度依赖自动化，希望全自动化迁移
有一定经验，合理依赖自动化，希望自己主要迁移过程
经验丰富，浅度依赖自动化，自己纯手工迁移
鲲鹏 DevKit 针对上述三种不同类型的用户，做了大量产品体验层的设计。
第一类开发者，通过系统全面自动化能力，做到无感知迁移。提供动态二进制翻译工具，自动的将 X86 平台指令集翻译成 Kunpeng 平台指令集。整个过程透明、全自动，无需额外工作，整个应用即可应用在 Kunpeng 平台上。
第二类开发者，希望参与整个应用迁移的过程和环节中，了解翻译过程。鲲鹏 DevKit 自动识别问题、提供建议辅助决策、提供替换代码─键修改，极简体验。
第三类开发者，可能存在开发者认为自动化重构是一个黑盒子，不可信任，在这方面，困 DevKit 提供了透明展示等内容，使得用户相信，该工具是安全的。
4.2 性能调优体验设计
设计架构时，将人的思想行为融入其中，使得工具的使用更加自然化、更加符合人类认知的思考，从整体到局部，从宏观到微观。
4.3 小例子
举几个小例子可以说明上述体验设计，一个是硬件调优 3D 可视化，基于认知模型、表现模型极简抽象，从物理世界到虚拟世界的映射。
第二个例子是性能分析时，进程/线程拥塞的直观可视化。
在系统设计时，运行大量的信息可视化表达，一目了然，清晰可见，优雅体验。
五、总结
无需多言，一图流概括！
鲲鹏 DevKit 产品从设计到功能都是极好的，可以发现为了鲲鹏的发展和壮大，华为在此花了很多心思，希望各位开发者朋友们多多尝试，或许鲲鹏比你我想象的更加强大、友好、便利。
“北冥有鱼，其名为鲲。鲲之大，不知其几千里也。化而为鸟，其名为鹏。鹏之背，不知其几千里也；怒而飞，其翼若垂天之云。”
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【华为云开发者社区】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/515643edde7ec62d6c4bab126】。文章转载请联系作者。
提供全面深入的云计算技术干货 2020.07.14 加入
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