龍芯 & Golang！

https://mzh.io/loongson-go/

龍芯，不少人都比較陌生，見過的就更少了。

龍芯活著，還在雲時代的2019年拯救了一下MIPS這棵34年的枯樹。

一點背景故事

事情還要從去18年底，Go的MIPS架構的構建機（builder）集體下線說起。 這裡順便說一下builder的功能，其實就是Go在驗證各個平臺相容性用的機器， 主要是各大公司和志願者捐贈的，絕大部分是國內開發者很少見的PowerPC、ARM、S390X這類ISA， 作業系統更多，具體可以看看build.golang.org

19年4月時， Go核心團隊的Bradfitz發現ImgTec負責的mips、 mipsle、mips64le、mips64（大小端/32/64位）四種機型的builder已經下線半年多了， 根據Go的平臺支援條件要求，任何一個架構+作業系統組合都需要有驗證機型，否則就要踢出Go的支援列表。 所以Bradfitz發郵件給ImgTec維護者， 收到的只有查無此人的自動回覆， 他覺得是這哥們離職的原因， 但實際上是2017年底的時候MIPS背後的ImgTec把MIPS賣了……這些builder竟然還多撐了一年。

大概同時，我從國內Go開發大牛Ben那裡獲得了一臺龍芯3A1500， 這臺機器是龍芯團隊希望能有人維護Go MIPS，畢竟Go已經是雲時代的C了， 不少服務是執行在Go的runtime上的， 另一方面docker已經成了事實標準，龍芯雲也是基於docker的。 所以把機器寄給了Ben，但Ben忙於工作，我又喜歡多管閒事效能優化……於是我愉快地收下了這臺3A1500。

不過這臺機器可能因為暴力的快遞摔壞了，一直點不亮，我只好退給了Ben， 從龍夢公司通過古老的轉賬匯款方式買了一臺3A3000。

就在我搜尋MIPS可優化點的時候，發現了MIPS要被踢出去的帖子， 所以我回帖說可以讓我的這臺龍芯替代ImgTec做builder。 經過自己

1. 編譯4.19核心
2. 申請金鑰
3. 改Go build專案程式碼
4. 艱難地設定網路之後

龍芯的builder: linux-mipsle-mengzhuo終於上線了。(名字不是我挑的）

龍芯Go現狀

畢竟3A3000是16年的CPU，加上是1.5Ghz/8KB L3 Cache/28nm 製程自然也不能和Intel、AMD比。

其他問題嘛……

Unalign access penalty，沒有Hyper Threading，SIMD支援也幾乎沒有。 就算這麼多缺陷，龍芯也是目前市面上零售方式能買到的唯一的MIPS架構的CPU了， MIPS新東家Wave computing是搞AI的，不知道買MIPS來幹嘛，架構不發展，只是 開源了r6架構，但是看官網製程還是28nm的…… 所以可以說龍芯是MIPS，這個1985年就出現的架構最後臉面了（歡迎打臉）。

大家可以看看龍芯的cpuinfo哈

Linux ls-3a3k 4.19.53+ #1 SMP PREEMPT Wed Jul 10 15:12:52 UTC 2019 mips64 mips64 mips64 GNU/Linux
system type             : generic-loongson-machine
machine                 : loongson,generic
processor               : 0
cpu model               : Loongson-3 V0.13  FPU V0.1
model name              : Loongson-3A R3 (Loongson-3A3000) @ 1450MHz
CPU MHz                 : 1450.00
BogoMIPS                : 2887.52
wait instruction        : yes
microsecond timers      : yes
tlb_entries             : 1088
extra interrupt vector  : no
hardware watchpoint     : yes, count: 0, address/irw mask: []
isa                     : mips1 mips2 mips3 mips4 mips5 mips32r1 mips32r2 mips64r1 mips64r2
ASEs implemented        : dsp dsp2 vz
shadow register sets    : 1
kscratch registers      : 6
package                 : 0
core                    : 0
VCED exceptions         : not available
VCEI exceptions         : not available

說到Go在龍芯上的實際效能，通過觀察，大概比PPC64、ARM這些builder快點， Go所有原始碼編譯+測試一次大概要耗時25分鐘左右。

不過我發現不少效能關鍵路徑上的程式碼甚至都沒按一臺正常的64位機器寫， 而是明顯的“能用”的狀態，可能和Minux和Cherry移植的時候先讓MIPS架構能跑起來有關。 更要命的是，Go不知道為啥，最小版本要求竟然是MIPS III（1993年釋出）， 想在Go上用常見的優化指令，比如count leading zero(CLZ)， conditional move (CMOV.CON)， BSWAP ( ROR DSHB ) prefech統統都不行……

不過我還是提交了一些優化的CL，平時還要忙無聊的工作，精力有限，目前只有:

• internal/bytealg: (re)adding mips64x compare implementation: bytes測試時間直接從100秒降到10秒
• bytes: add endian base compare test (上面CL發現了一個Go標準庫測試的漏洞)

未來的展望

如果我能多提交一些bytealg，syscall，SSA相關優化之後應該就能更快點， 就算沒有向量優化，硬體指令集，至少總體效能也應該能提升30%左右。 國內我知道在優化的人也就Xenon一個了，如果你也有興趣搞龍芯Go優化的歡迎聯絡我。

有可能的話，我也想盡可能地推動核心團隊提升Go MIPS的版本，MIPS III 實在是太老了。

同時我也希望各位開發們能借著“國產化”的春風，在工作中多用國產CPU，幫助提升效能， 豐富一下生態，多影響一下上游。至少不是做個冷嘲熱諷的鍵盤俠。順便祈禱MIPS的新東家Wave computing 不要再搞什麼么蛾子把MIPS真的送進博物館裡了。

最後附上這臺builder的樣子，畢竟應該是國內第一臺在Go專案裡的伺服器。