釋放x86平台的軟體潛能 英特爾望向3000億美元市場

開源軟體正在重塑現代IT行業。從初期的個人貢獻者、學校組織到社區逐步形成，再到基金會的運營日趨成熟，OpenStack、Kubernetes、TensorFlow……這些名詞與幾乎每一個當下火熱的前沿技術都有著直接聯繫，而這些開源技術背後則離不開英特爾、谷歌等企業長期以來的推動。

「全新硬體架構的每一個數量級的性能提升潛力，軟體能帶來兩個數量級的性能提升。」 英特爾中國區軟體業務總經理馮曉焰非常認可英特爾軟體在市場中的獨特優勢，並認為在目前半導體行業所處的環境中，英特爾不僅藉助硬體，更通過發揮軟體的優勢，為用戶帶來最大化價值，穩步邁向「以數據為中心」的世界。

作為英特爾內部開始做Linux和開源軟體最早的一批人，馮曉焰與開源軟體推進聯盟等開源組織始終保持著密切聯繫，在中國幫助很多開源軟體進行推廣工作。馮曉焰在英特爾開源軟體中心工作超過了18年的時間，該部門也是英特爾開源開發的核心。目前他除了負責軟體事業部的工作，還帶領開發團隊做Android項目相關的系統集成。所以也能從馮曉焰在Android相關的軟體工作過程中，可以管中窺豹，英特爾在軟體領域的建樹。

開源落地的重要橋樑

開源的重要性不言而喻，但並不是所有開源、原生的框架或工具都可以拿來即用，就像社區版Linux如自來水一樣不能直接飲用，需要紅帽這樣的軟體公司去專門進行「過濾優化」，變得更容易讓開發者使用。再比如像TensorFlow這樣流行的機器學習開發框架，其前後端並沒有提供豐富的工具集成，使得實際開發過程中需要不斷的迭代測試，要在大規模數據量的情況下完成快速開發上線，傳統的辦法耗時耗力。因此，軟體優化對於開源有著關鍵作用。

時至今日，Android在移動平台、物聯網場景中的應用已十分廣泛，成熟的生態使得開發者不斷在Android上開發著各種軟體，谷歌也在大力推進著開源軟體項目AOSP。不過在OS和主板硬體之間，BSP在嵌入式系統中對硬體設備的表現卻有著不小的影響。「Android會定義一些硬體抽象層，為不同的硬體做適配。一個真正的Android，無論是在手機或者任何設備上去跑，它還需要一個層次，也是板級的支持套件或者支持軟體，叫做BSP。」馮曉焰說。

英特爾要做的，就是構建一個開放的BSP，並為此成立了名為「Celadon」的開源Android項目——可用於英特爾架構的開源Android軟體參考軟體棧。Celadon基於標準的Android軟體棧，構建在Linux內核之上，包括豐富的Android庫和框架，以及針對硬體優化的組件。同時，英特爾還為Celadon開發了很多不同的硬體抽象層（HAL）介面和驅動程序，以實現功能擴展和硬體加速。由於Celadon與AOSP、kernel.org有著緊密聯繫，並且通過Android的CTS（兼容性測試套件）和VTS（供應商測試套件）運行堆棧，這就讓用戶得以在最新的英特爾硬體平台上能夠最快使用到最新的Android穩定版本進行開發。

Celadon架構

Celadon項目對雲環境、IoT等場景的支持有著廣泛適應性，大幅降低了開發者的使用門檻。正是因為英特爾的開發團隊直接在社區里工作，使得用戶可以在需要產品集成的時候隨時能拿到代碼，或者是每一個補丁。馮曉焰認為，儘管英特爾的硬體性能處於領先，但有時候如果沒有軟體的優化就難以發揮100%的效果，因此往往在新硬體發布之後，會第一時間提供軟體方面的支持。

x86背後的軟體生態

就像馮曉焰所說的，軟硬體相互優化的過程對產品體驗至關重要。例如，Android NNAPI在運行TensorFlow、Caffe等開發框架時對構建和訓練神經網路所需的計算密集型操作有著較高要求，Movidius神經計算棒可以實現DNN推理應用的快速原型設計、驗證和部署。將英特爾Movidius NN HAL集成到Android神經網路運行時，在Android上運行的機器學習框架就會將使用Movidius NCS執行硬體加速推理操作。

據了解，英特爾開源技術中心在中國擁有超過600名員工，支持著Linux Kernel（最大貢獻者，每年修改或編寫50萬行代碼）、Chromium OS（TOP3貢獻者）、OpenStack（TOP10貢獻者）這三個全球最流行的開源項目。此外，英特爾也孵化了多個OpenStack社區的明星項目，包括Kata Containers、StarlingX、Airship等等。其中，由英特爾和音速神童（螞蟻金服子公司）共同發起Kata Containers更是第一個頂級開放基礎設施項目。Kata Containers旨在為容器的工作負載提供隔離和安全運行，可用於輕量級虛擬機的標準實現，在國內已經有了大批客戶，其中不乏華為、BAT、中國移動等各領域的頭部企業。

同樣，英特爾的開源工具也在幫助雲計算廠商成長。在今年的OSTS（Intel Open Source Technical Summit）上，英特爾公布了加入應用商店和工具包、集成深度學習與數據分析軟體棧並支持英特爾硬體功能的Clear Linux的開發者版本，還談到了Clear Linux與阿里雲的合作。自2015年上線以來，英特爾一直在豐富Clear Linux針對不同工作負載的垂直棧，包括加入AI、資料庫等應用棧，以及對雲應用的適配。「我們願意和雲廠商建立更直接的工作環境，提供更有力的支持，確保他們的生產環境能夠得到充分優化，得到最佳的投入產出比。」馮曉焰表示。

目前，英特爾是Linux基金會、OSF的白金會員，Apache基金會、Eclipse基金會、開放結構聯盟、開源軟體推進聯盟的主要支持者，並且是OpenSSH、OpenSSL、Fuzzing、chrony、GnuPG等項目的重要貢獻者。在中國，英特爾不僅是開源雲聯盟、中國Linux內核開發者大會等行業重點會議的發起者之一，還攜手合作夥伴在各地舉辦「黑客松」等活動讓國內的開發者第一時間了解到最新的技術趨勢。

釋放軟體的非凡潛能

如今，IT行業將軟體定義基礎設施視為資源交付和部署的重要趨勢，在雲計算時代尤為顯著。而在這個萬物皆雲化的時代，或許很少有人知道，英特爾是第一個推出虛擬化技術的公司。「虛擬化技術剛推出的時候，我們和一些做閉源操作系統的公司在談說將來會做這樣一個技術，你們會不會有興趣把它做到操作系統或者軟體裡面，得到了比較消極的回饋。」在回想起當年的故事時，馮曉焰記憶猶新，他對筆者說，「後來英特爾決定首先把它（虛擬化）做在開源軟體（Xen）裡面。因為做了開源軟體，大家看到虛擬化技術提供了非常多有意義的用例，堅定了英特爾繼續往這個方向走的決心。」

此後，之前那些閉源軟體廠商也逐漸接受了英特爾的虛擬化技術，最終促成了虛擬化在應用層面的成熟，讓雲計算真正落地。當然，這只是開源軟體對影響IT產業的一個頗具代表性的例子。無論是x86和Linux還是Arm和Android/iOS，都在印證著一個規律，即硬體和軟體的關係是相互依存的，軟體總是可以充分利用硬體的性能，反之硬體的應用體驗也可以藉助軟體來提升。在馮曉焰看來，英特爾在開源軟體和x86硬體平台的技術演進即是相輔相成的。

為使軟硬體相輔相成，英特爾在軟體方面也不斷提供一系列通用工具，在軟體的核心層、底層、套件層都有相應的軟體開發出來。例如，在英特爾的軟體生態中，活躍著超過1200萬名開發者，為了讓開發者利用通用工具集實現應用性能的指數級擴展，也為了解決自動化智能管理多個晶元，英特爾特別推出了「One API」項目，One API支持直接編程和API編程，並將提供統一的語言和庫，可以在包括CPU、GPU、FPGA和AI加速器等不同硬體上，提供完整的本地代碼性能。

在產品迭代的流程方面，英特爾也儘力使得軟硬協同。透過技術路線圖，英特爾各個部門會根據新品迭代制定嚴密的流程。每當新款處理器提上日程時，軟體部門的工作就已經啟動了，包括新指令對編譯器的集成、OS的兼容性、內核系統的支持、中間件優化等等，不僅如此，英特爾還配有專門的技術團隊幫助開發者加強對新平台的理解。例如在新處理器推出時，在Linux Kernel社區幫助OS廠商或CSP做Linux版本調校，以便讓處理器的最新特性可以第一時間應用到生產環境中。豐富且領先的硬體產品搭配全面的軟體產品優化，這是英特爾獨具的優勢。

「全新硬體架構的每一個數量級的性能提升潛力，軟體能帶來兩個數量級的性能提升」，這是英特爾經常提到的一句話，例證屢見不鮮：從JDK8到JDK9，將現有硬體的性能提升6倍；結合內存層級架構，加上軟體棧技術，通過傲騰 軟體的方式將工作負載的性能提升8倍；利用DL Boost等架構擴展，使得從Skylake升級到Cascade Lake之後，相比上一代硬體提速28倍……在整個半導體產業都在面臨瓶頸的時候，將「以數據為中心」視為未來戰略的英特爾正藉助軟體的力量——把六大技術支柱匯聚為合力，將目光望向更加廣闊的3000億美元市場。

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