独家首发!openEuler 主线集成 LuaJIT RISC-V JIT 技术

RISC-V SIG 预期随主线发布的 openEuler 23.09 创新版本会集成 LuaJIT RISC-V 支持。本次发版将提供带有完整 LuaJIT 支持的 RISC-V 环境并带有相关软件如 openResty 等软件的支持。

随着 RISC-V SIG 主线推动工作的进展,LuaJIT 和相关软件在 RISC-V 架构下的支持也被合入到 openEuler 主线代码中。这标志着,openEuler 将成为首个在主线分支为 LuaJIT 提供 RISC-V 架构支持的主流发行版。

LuaJIT 的优势与特点

LuaJIT 是一个高效的 Lua5.1 实现,有高效的解释器与优雅的即时编译引擎,拥有相较原版 Lua5.1 平均数倍的性能,不仅如此,它也有诸如 FFI、Bitop 扩展和部分 Lua 高版本的特性。基于以上原因,LuaJIT 被广泛使用,成为了事实上的 Lua5.1/5.2 运行时。

LuaJIT RISC-V 项目背景

LuaJIT RISC-V(简称 LJRV)是将 LuaJIT 移植到 64 位 RISC-V 平台上的项目,旨在为 RISC-V 平台提供一个高效的 Lua 运行时,让依赖 LuaJIT 的项目在 RISC-V 平台上也能无障碍运行。此前,相关工作在国内外各个开源发行版平台仍然属于技术空白。

技术挑战与工作进展

由于 LuaJIT 的核心部分使用汇编编写,移植到不同指令集平台中的复杂性很大。尤其是 LuaJIT 的 JIT 部分不依赖于如 LLVM 的通用编译框架,此前仅在 x86、ARM 等平台完成移植,而 RISC-V 指令集的移植工作尚未开始,大量依赖 LuaJIT 的软件包在 RISC-V 架构的各个发行版上或无法运行,或只能使用低速的原版 Lua5.1。

目前,中科院软件所成功移植了 LuaJIT 的大部分功能,包括 DynASM 动态汇编器,解释器运行时和 RISC-V 后端,现已通过 PUC Lua5.1 回归测试与 LuaJIT 回归测试。同时,可以在 RISC-V 64 平台上运行依赖 LuaJIT 的程序有 Sysbench,Neovim,OpenResty,LÖVE 等。已知存在的问题是 Unwinding 功能尚未充分移植,JIT 可能会出现一些未知的 bug。待相关工作完成与修复后,工程会进一步合入上游。

另外在 openEuler 主线上,一些依赖 luajit 的包,都是深度集成形式的,如 openResty,wrk 等,移植工作需要进行进一步适配。

合入 openEuler 主线

基于 LuaJIT 的移植成果,RISC-V SIG 打包了相关 patch 并且合入了 openEuler 的 LuaJIT master 分支。这意味着从即将发布的 openEuler 23.09 创新版本开始,openEuler 将原生支持 RISC-V 平台的 LuaJIT 以及相关生态软件包,这将是首个在主线分支为 LuaJIT 提供 RISC-V 架构支持的主流发行版。

同时,在 LuaJIT 开发工作的基础上,RISC-V SIG 也为 openResty 等 LuaJIT 强依赖的软件包提供了相应的支持,目前已合入主线。下图是依赖 LuaJIT 的开源游戏 Minetest 的运行演示图,基于的环境是 openEuler RISC-V 平台和 Unmatched 开发板。根据用户测试反馈,游戏画面流畅,操作延迟低。

性能对比及结果展示

我们在 VisionFive 2 和 LicheePi 4A 上分别使用 PUC Lua5.1、LJRV 关闭 JIT、LJRV 开启 JIT,运行了 Lua-Benchmarks。在 TH1520 和 JH7110 环境的结果如下:

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