委托发布 | 进迭时空联合移动云能力中心实现业界首个RISC-V IO虚拟化方案

仟江水商业电讯（8月22日 北京 委托发布）虚拟化是云计算技术基石，是RISC-V走进云计算等高性能计算场景的必然要求。RISC-V国际基金会2021年制定了Hypervisor 1.0规范，2023年制定了AIA 1.0规范和IOMMU 1.0规范，这3个规范组成了RISC-V支持完整虚拟化的标准体系。虽然已有完整虚拟化标准，但从标准转化为具体的产品实现，仍然带来了极大的研发工作量和复杂度。

2023年11月，进迭时空与移动云能力中心开始共同探索RISC-V服务器芯片在云计算的应用潜力。在刚刚举办的RISC-V中国峰会2024上，移动云能力中心的专家通过《云数据中心RISC-V IOMMU 虚拟化的探索与应用》的报告，向外界介绍了相关工作的进展。

RISC-V IO虚拟化实现方案在搭载进迭时空自研高性能RISC-V CPU核X100和自研IOMMU的服务器CPU原型平台上，适配接入移动云磐石DPU和移动云BC-Linux操作系统，成功实现磐石DPU点亮和虚拟设备的创建，这是全球第一个RISC-V完整虚拟化的应用案例。

进迭时空的服务器级CPU核X100实现的RVH虚拟化标准和AIA先进中断架构扩展，可提供CPU虚拟化、内存虚拟化以及中断虚拟化的能力。在此基础上，移动云能力中心联合进迭时空开展了RISC-V IOMMU全栈软硬件一体化的研发，并基于X100高性能服务器CPU原型平台完成了OS、CPU、高速外接设备的虚拟化适配，此项适配标志着RISC-V已具备完整的虚拟化技术，具备进入云计算IDC领域的基本能力。

以RISC-V IOMMU为核心的外设虚拟化，是RISC-V 虚拟化技术中较关键和困难的一环。据进迭时空此前发布《V100服务器芯片原型系统成功运行KVM虚拟机及GuestOS》文章介绍，IOMMU 是一个高度复杂的 IP，IOMMU 功能的正确实现不仅需要理解 RISC-V 的编程模型，还需要与现有的 PCIe 等 IP 的实现进行兼容。为了 IOMMU 的稳定交付，移动云能力中心和进迭时空在开发阶段，就使用了多种手段对 IOMMU 进行验证和兼容性测试，包括模块级的随机测试、基于 DPI-C 的参考模型比对和 Linux 驱动验证。

在面向云数据中心的RISC-V IOMMU之外，移动云能力中心与进迭时空基于openEuler社区6月发布的24.03版本，开展了BC-Linux操作系统与RISC-V芯片兼容适配，完成RISC-V架构内核驱动和虚拟化功能的开发，目前BC-Linux操作系统已完成镜像制作，适配超5000款主流软件、固件，并支持Python、GLIBC、OpenSSL等操作系统基础库。

据悉，移动云能力中心携手进迭时空仅用了不到一年的时间就完成“磐石DPU+进迭时空V100服务器芯片原型系统+BC-Linux操作系统”的完整虚拟化适配工作，成功实现了磐石DPU点亮以及虚拟设备创建，形成业界首个全栈软硬件虚拟化解决方案以及首个外设虚拟化实例。IOMMU硬件虚拟化功能带来了网络综合性能的极大提升，有利于服务器虚拟化整体性能的提升和成本的下降。