嘉宾介绍

崔恩放，博士，就职于中国电信研究院云计算技术研究中心，目前为 RISC-V 研究负责人，负责 RISC-V 云计算开源软件供应链建设以及 RISC-V 轻量级虚拟机研发。先后参与 3 项国家重点研发计划、1 项国家自然科学基金项目、1 项北京市科委项目等。近年来发表 SCI 论文 4 篇，EI 论文 7 篇，中文核心 1 篇，授权专利 6 项等。曾担任 IEEE EUC 2022 会议 Workshop Co-organizer、IEEE Infocom 2023 会议 Workshop TPC Member。

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OSCHINA：先和大家介绍下您正在做的项目吧？
 
崔恩放：
我是来自中国电信研究院云计算研究团队的崔恩放，我们近期工作重点之一就是研究与验证以 RISC-V 为代表的先进计算技术在云计算场景中的应用。举例来说，计算虚拟化作为云计算领域的核心技术之一，目前在 x86 和 ARM 芯片方面，技术已经比较成熟。在核心技术自主掌控的大环境下，如何基于开放 RISC-V 指令集实现计算虚拟化是云计算行业的研究与验证的焦点问题。在上述的技术发展背景下，中国电信以我们研究院团队为主，联合天翼云相关团队，经过半年多的重点攻关，成功完成了基于 RISC-V 指令集的轻量级虚拟机的研发与验证。

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中国电信研究院团队在 openEuler 开发者大会交流 RISC-V 轻量级虚拟机研发工作

 
OSCHINA：您个人最早接触到开源软件和 RISC-V 分别是在什么时候呀？
 
崔恩放：
我最早接触开源软件是在本科求学期间。欧美兴起的开源软件文化推动了软件领域的迅速发展和进步，我在学生时期就体验了各种各样的开源软件。硬件领域开源的进展要慢一些，但后来也参照了软件领域的开源趋势，出现了 RISC-V 开源指令集。RISC-V 自由开放的信念让我对计算硬件领域的技术发展充满了信心。借着作后也游行区常兴奋，软件的历史社中国电信近年来着力打造云计算原创技术策源地，积极探索 RISC-V 开源芯片技术的绝佳机会，我本人积极争取到了这个机会，希望能发挥自身力量，推动 RISC-V 技术在云计算产业的技术创新与产业化应用。

 
OSCHINA：RISC-V 在物联网领域的应用历史可以简单介绍下吗？
 
崔恩放：
物联网设备通常需要具有低功耗、小尺寸和低成本等特点，RISC-V 指令集开源免费、简单灵活、易于裁剪和优化，很好的满足了物联网的需求，使得物联网是 RISC-V 最早成功的场景，到今天有接近 10 多年的历史。

RISC-V 在物联网领域的应用历史可以分为三个时期：初始探索时期、快速发展时期和应用推广时期。初期探索时期大约是 2010 年至 2014 年，RISC-V 的开发工作刚刚开始，主要由加州大学伯克利分校的科学家推进，研发了学术研究性质的 RISC-V 物联网芯片。快速发展时期大约是 2014 年至 2018 年，在这个阶段，一些公司开始采用 RISC-V 架构来设计物联网设备，并将其应用于物联网的传感器数据采集、智能家居等领域。2018 年至今是应用推广时期，一些大型公司开始支持和推广 RISC-V 架构，包括西部数据、英特尔等。到如今全球 RISC-V 芯片出货量已超 100 亿，其中绝大部分用于物联网场景。 

 
OSCHINA：从物联网走向数据中心走、云计算领域，RISC-V 自身的优势在哪？
 
崔恩放：
您提的这个问题非常好，这个问题也是业内经常思考的一个问题。有研究显示云计算处理了近 95% 的工作负载和计算实例，是对芯片底层技术要求最高的领域之一，如果一个指令集不能在云数据中心实现规模化应用，很难称其在云计算领域获得了成功。

不同于物联网领域，在云数据中心领域，指令集一般被期待用于解决如下三个问题：高性能问题、高效能问题和技术生态问题。这正是 RISC-V 指令集的主要技术优势。具体来说 RISC-V 的优势包含三个方面：首先，RISC-V 设计了多种用于任务加速的指令集扩展，可以实现向量计算、加解密等任务的加速，有较高的计算性能；其次，RISC-V 简洁的特性，可以降低芯片的功耗，提升效能；最后，RISC-V 在国际上已经形成了一定范围内的技术共识，有较好的技术委员会指导，有助于建立体系化、繁荣的生态。

 
OSCHINA：RISC-V 走向云计算已经进展到哪一步了？
 
崔恩放：
一般来说，芯片指令集走向云计算可以分为四个阶段。第一个阶段是指令集的设计和完善以及高性能芯片设计制造；第二个阶段是服务器等整机设备的研发；第三个阶段是应用生态适配；第四个阶段是大规模应用普及。

目前业界已经突破了高性能 RISC-V 芯片的设计制造和服务器的研发，正在积极推进云计算应用生态的适配。中国电信也积极的参与到了各个阶段，并将跟合作伙伴一起做应用适配、互认证，对 RISC-V 上云起到应用牵引作用，同合作伙伴共同将 RISC-V 云计算产业做大。

 
OSCHINA：行业关于 RISC-V 走向云计算的研究大概从什么时候开始的？
 
崔恩放：
RISC-V 国际基金会在 2021 年成立了 Datacenter/Cloud Computing SIG，开始研究将 RISC-V 应用到云计算和数据中心领域，这算是一个标志性的时间节点。RISC-V 应用到云计算主要涉及到芯片的研发和云计算软件的适配。服务器芯片是近两年开始研发的，2022 年到 2023 年国内外相继发布了数据中心高性能 RISC-V 芯片及服务器。云计算软件的适配实际上开始的比较早，像一些常用的编程语言、编译器其实在 2021 年之前就已经开始适配了，国内软件适配工作研究最早的像中科院软件所的 PLCT 实验室，2020 年就在 OpenEuler 操作系统开源社区成立了 RISC-V SIG，也在 2023 年发布了 OpenEuler RISC-V 23.03 版本。中国电信也于去年开始进行 RISC-V 上云技术的研究与验证，以打造自主可控、高效能的国家云为长远目标，推进了天翼云自研云操作系统 CTyunOS 在国内首台 RISC-V 服务器的适配，并自研了支持 RISC-V 轻量级虚拟机。

 
OSCHINA：您所在的这个部门决定开始做 RISC-V 相关研发的目的是什么？中国电信处于产业链上的什么角色和地位，优势在哪？
 
崔恩放：
中国电信作为全球最大的运营商云提供商，凭借在云网领域特有的资源禀赋优势，不仅具有极强的产业牵引作用，同时也一直致力于推动云计算技术、边缘计算技术的创新和应用。在这个过程中，RISC-V 凭借其开放性、灵活性以及成本、性能优势正在成为上述两个场景下全新的指令集架构选择。

2022 年以来，中国电信已经实现云计算核心系统技术栈的全栈自研，并且完成一云多芯的国产化适配。在上述技术积累的基础之上，2023 年开始，我们开始推动基于 RISC-V 开源指令集芯片的云化进程，在这个方面中国电信具有技术先进性。此外，中国电信可以发挥作为云计算原创技术策源地作用，承担央企责任，协同上游 RISC-V 芯片厂商联合推动 RISC-V 相关技术的发展与生态成熟。

无论在边缘云还是中心云场景，中国电信不仅具有丰富多样的应用场景，同时还有巨大的规模优势，可在自身的业务中积极探索基于 RISC-V 架构芯片和设备的采用，由此中国电信对于推动 RISC-V 生态建设、RISC-V 技术研发与应用方面都能发挥重要作用。

 
OSCHINA：近几年关于 RISC-V 的研究与讨论听起来还挺多的，为什么这个成熟度还没上来？

崔恩放：
 
当前很多人认为 RISC-V 还不够成熟，这其实对于 RISC-V 的一种误解，我们应该分场景来看待 RISC-V 成熟度的问题。RISC-V 架构的开源、低功耗特性和可扩展性能够很好的满足物联网、嵌入式设备要求的低成本、低功耗、小型化的需求，可以说在这些场景下，RISC-V 是成熟的，并且已经取得了很大的成功。在 2022 年 7 月，RISC-V 国际公司的首席执行官 Calista Redmond 表示：“估计市场上已经有 100 亿个 RISC-V 核”，如此大规模的应用就是一个很好的例证。

所谓 RISC-V 不成熟，主要还是指在面向数据中心、云计算场景的通用计算领域。这是由于多方面的原因导致的，第一，RISC-V 针对通用计算还需要进一步的优化，例如 IP 核设计、处理器架构、编译器等方面，都有待改进以提高其性能核能力。第二，通用计算意味着更复杂的软件生态，而这也是 RISC-V 亟需完善的地方。第三，RISC-V 在通用计算领域缺乏广泛的应用场景，整体还处于探索阶段。这正是中国电信正在做的 RISC-V 在云领域的探索与实践的意义，我们对于 RISC-V 还是抱有积极乐观的态度。中国电信在云计算原创技术策源地的框架下会积极探索并推动 RISC-V 云计算场景应用及关键技术的研究，加速 RISC-V 云计算场景落地应用的进程。

 
OSCHINA：RISC-V 指令集的构成是怎样的？
 
崔恩放：
RISC-V 指令集主要包括非特权指令集和特权指令集，其中，非特权指令集又包括基础指令集和扩展指令集，基础指令集就是整数计算指令集（整数加、位移等操作），扩展指令集会针对一些特定的场景提供一些指令，比如 RISC-V 针对向量计算专门提供了 V 扩展，针对加解密提供了 K 扩展。特权指令集主要提供相关指令支持操作系统及虚拟机，如针对虚拟化提供了一个 H 扩展。

 
OSCHINA：RISC-V 可灵活定制的特性是如何实现的？
 
崔恩放：
X86 和 ARM 由于历史原因，指令集多达上千页、没有模块化区分，导致很难灵活定制。RISC-V 指令集简洁，并进行了模块化区分，基础指令只有 40 多条，其它指令可模块化添加，使其具备了可灵活定制的特性。例如 RISC-V 基金会制定了向量计算、加解密、压缩等指令集扩展，用户在设计芯片时可以选择是否使用上述扩展，也可定制私有的指令集扩展，如针对通信任务加速定制编解码指令扩展等。

 
OSCHINA：您认为 RISC-V 可能会在接下来的两三年里扩展到什么领域或是场景下？
 
崔恩放：
我认为当下两三年 RISC-V 会在边缘计算和部分云计算场景中应用。边缘计算可应用的场景包括边缘数据存储、边缘 AI 等，具体形态可以是边缘盒子或者边缘服务器、边缘一体机等。云计算场景包括离线大数据分析、HPC，或者像一些冷数据存储应用可能会进行一些试点。而且近两年 RISC-V 服务器的虚拟化能力有望增强，可能会出现 RISC-V 指令集的云主机。

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