掌握这5大功能,解锁鲲鹏开发新发现

摘要:目前,鲲鹏亲和开发框架提供:场景化SDK、启发式编程、鲲鹏亲和分析、鲲鹏调试器、远程实验室等功能,降低开发应用难度,方便开发者使用鲲鹏架构提供的软硬协同能力,提升开发效率。

本文分享自华为云社区《掌握这5大功能,解锁鲲鹏开发新发现》,作者:华为云社区精选 。

本文主要介绍鲲鹏开发框架插件工具能力和使用方法,还会将鲲鹏编译调试的新特性和功能也和大家同步一下,内容主要包括三个方面:鲲鹏开发框架整体介绍和鲲鹏编译调试工具。

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我们先看第一部分内容,目前鲲鹏应用开发面临的问题:

随着鲲鹏发展,越来越多的应用有诉求在鲲鹏进行原生开发,使用好鲲鹏算力。通过广泛的调研,我们了解到开发者开发鲲鹏架构应用主要痛点是:不了解鲲鹏架构的特点,不知道在应用中,怎么样可以使用出最大算力。

1. 开发阶段:缺乏鲲鹏亲和开发的实时引导、缺乏对鲲鹏特点检查工具、依赖库生态难以快速获取;

2. 编译调试阶段:难以充分利用微架构性能优势、无多样算力编译和调试能力;

3. 测试阶段:存在兼容性测试工作量大、应用的安全性、稳定性、性能及功耗等问题难以保障。

为了解决开发者的痛点,我们推出了鲲鹏亲和开发框架,帮助开发者降低学习成本和入门门槛,提高开发效率。

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目前,鲲鹏亲和开发框架提供:场景化SDK、启发式编程、鲲鹏亲和分析、鲲鹏调试器、远程实验室等功能,降低开发应用难度,方便开发者使用鲲鹏架构提供的软硬协同能力,提升开发效率。

• 通过鲲鹏亲和开发框架,用户方便获取线上实验资源、编程指南、指导手册资料;通过快速学习,赋能开发者鲲鹏应用开发能力,开发者通过工程向导创建代码工程,并利用鲲鹏场景化SDK,快速学习鲲鹏架构特性,开发鲲鹏亲和代码。

• 开发过程中,通过启发式编程,可以智能提示近万条优化函数和百万级依赖文件。

• 通过静态检查工具,屏蔽底层的硬件差异,大大提高软件设计和开发效率。

• 提供多样化调试工具,通过鲲鹏调试器,用户可以针对不同的使用场景和应用类型,对通用应用程序进行调试,方便定位代码问题。

• 提供远程实验室,免费向开发者提供远程功能,可以随时随地体验鲲鹏多样算力。

接下来,会逐一详细介绍这5个功能:

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鲲鹏开发框架主要是提供给开发者:开发体验好、架构自亲和、应用高性能、多算力兼容的框架,降低开发者学习和开发鲲鹏应用的难度。

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场景化SDK包括:提供安全计算,高性能计算和通用计算三大类,以及二十余种应用场景的Demo工程的创建和管理支持对应SDK的下载、部署和检查,零成本学习鲲鹏开发框架,助力开发者快速进行工程构建。

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随着操作系统复杂性提升,攻击窗口也在变大,如果没有安全加固,漏洞会被利用,有些应用被设置为可信应用,具有较高特权,但也存在固有安全漏洞,被黑客能够获取到用户数据。

而鲲鹏开发框架基于机密计算TrustZone套件,向开发者提供了安全计算SDK,从硬件架构上提供可信运营环境TEE,在应用被系统攻破后,黑客也无法获取用户环境,保护了应用和数据的安全性。

安全sdk提供了CA工程、TA工程、RSA工程、机密数据保存、匿名投票和证书签发6个参考实现,帮助开发者快速学习安全计算SDK的使用。

1、 CA工程主要是运行在业务环境下的应用程序工程,展示的是CA工程如何调用TA工程。

2、 TA工程主要是运行在可信执行环境下的TEE应用程序,主要是TEE环境工程接口调用。

3、 RSA工程包含了CA工程和TA工程,是基于RSA加解密、签名和验签的工程。

4、 机密数据保存工程使用TEE安全存储接口,保存机密数据,可以支持将敏感数据进行加密操作,不再需要从软件层进行加密工作。

5、 匿名投票系统可以在保证数据隐私安全的情况下,完成匿名投票,可在业务执行环境中,可以查看用户是否投票,但是无法获取其投票选项。

6、 证书签发工程主要是用户签发X509场景,主要功能是创建证书,对用户提交的证书请求文件进行签名,生成X509证书,使用TEE对证书的私钥加密保存,保证证书私钥不会泄露。

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高性能SDK包含两个内容:

1、高性能通信库

高性能计算简称HPC,是一个计算机集群系统,通过互联技术将多个计算机系统连在一起,运用所有系统的综合算力来处理单个系统无法完成的数据密集型任务,包括:仿真、建模、渲染等。HPC整合多个单元计算能力,将大规模运算任务拆分在各个服务器上运行的能力,再将计算结果汇总,得到最终结果,从而实现强大计算功能。

鲲鹏亲和开发框架面向HPC场景提供Hyper MPI和数学加速库,助力开发者构建高性能应用。

2、数学库

提供基于鲲鹏平台优化的高性能数学库,包括:基础数学运算库、线性代数运算库、基础线性代数库、稀疏线性代数库、快速傅里叶变换库。

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通用计算SDK包含三个内容:

1、硬件加速应用:基于鲲鹏硬件加速的压缩、国密加解密工程。

2、加速库应用:正则表达匹配、压缩、加解密、信息摘要、循环校验。

3、同构加速应用:注解形式实现JAVA程序远程卸载,从而实现代码的加速效果。

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鲲鹏开发框架向开发者展示SDK模块架构图,可以清晰了解到所需要组件以及在系统中位置,选择自动部署或者下载后手动部署SDK到远程服务器,用户可以根据组件架构图的提示,查看部署是否完成。

工程创建完成后,鲲鹏开发框架会展示下载的模板工程、代码和目录数,用户通过阅读和调试样例代码,了解鲲鹏架构特性,学习和使用场景化SDK来提供鲲鹏软硬件能力,并基于这些代码可以进行二次开发,图示是RSA工程运行结果。

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借助启发式编程搜索功能,提高应用开发效率和质量,用户可以获得相关函数在线说明文档和使用介绍。智能联想补全主要针对是开发代码编写过程,函数搜索主要是针对想提前了解一个函数的使用。

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鲲鹏亲和开发框架提供鲲鹏亲和分析的功能,帮助开发阶段使用更高效鲲鹏加速库,检查应用软件的鲲鹏亲和性,更高效的使用鲲鹏算力。

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之前介绍的是通用应用程序的编译调试功能,今年增加本地/远程调试、GPU程序调试、HPC并行调试的能力。

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在实际开发场景中,开发者经常需要在服务器上进行开发、编译、调试和运行操作。由于绝大多数开发者更喜欢在本地windows环境上使用IDE编码,需要开发者编写好代码后,手动上传到远端服务,在服务器上进行编译调整等一系列操作,若编译调试报错,这还需要在本地修改代码再继续上传;若运行报错,则需要开发者在远端服务器进行跟踪定位,最后在本地修改代码再上传编译运行。

这个过程相对来说是比较低效,为解决因开发编译调试环境分离,造成的开发效率低下问题,鲲鹏亲和开发框架提供了鲲鹏编译调试功能,该功能可以简化程序开发流程,提高开发效率,可以在本地IDE中实现开发同步、代码远程编译和远程调试功能。

在编译之前,用户可以使用一键部署编译器功能,将选择的编译器一键部署到目标服务器,目前可选部署的编译器支持:毕昇编译器,毕昇JDK还有GCC for openEuler的部署,在部署完成后,可创建一个编译任务,通过一键同步代码功能,将我们的代码同步到远端节点,代码同步完成后,点击按钮执行远程编译操作。编译过程中的结果,可以在终端显示,整个过程无需我们频繁在IDE和远端服务器之间进行切换,实现了我们IDE一站式部署开发,远程编译和调试。

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鲲鹏亲和开发框架提供的编译调试插件,在原有功能上增加了CUDA程序调试器。可以在本地ID上调试,远程服务器上的CUDA应用程序。通过图形化页面的方式向用户提供CUDA程序调试能力,功能更加贴近开发习惯,简单易用,降低了用户的使用门槛和学习成本,提升了代码调试效率。

CUDA调试器支持两种模式,一种是Launch,还有一种是attach,其中 launch模式支持选择GPU设备进行调试。CUDA支持多线程调试,在调试过程中可以进行线程切换,支持对应线程的堆栈变量等信息的一个展示。

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接下来介绍是一个重点功能。编译调试针对大规模MPI应用集群的调试能力,目前现状是:HPC并行程序具有复杂逻辑、并发量大、计算节点多、进程数多、状态切换迅速且复杂等特点,难以进行一个集群调试。针对这个问题,鲲鹏调试器提供HPC并行调试功能,支持launch模式启动,最多支持256个本地或远程的MPI集群应用进行调试。

在调试过程中,开发者可实时查看每个进程的全局rank排序,所在计算节点IP和PID,方便开发者查找指定进程。同时开发者可以通过按键切换显示源文件目录数,查看被调用程序的源代码列表,切换不同源代码阅读,能够直接对应匹配上源码位置。

开发者还可以点选分组列表中不同进程进行切换,查看不同进程运行位置,在调试信息区可以看到调用站,支持变量修改断点、添加和删除。鲲鹏调试器支持按照全局单进程或单通信组方式进行同步调试。当程序执行到某一关键步骤时,开可以选择单独调试执行关键的一个或者一个组的进程,排除其余进程对该调试干扰,在非关键步骤情况下,再切回全局进行调试。

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可以看到通信组变化界面,鲲鹏调试器支持通信组生命周期的展示。当开发者点开详情页面后,鲲鹏调试器会在时间轴上展示每一个通信组程序时间段,方便用户了解对应时间段执行通信组的情况,帮助开发者去更好的定位问题,提高调试效率。

 

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