软件学报

作者：屈晟，苏运强，林哲远，燕言言，冯洋，赵琛

单位：屈晟，中国科学院 软件研究所 智能软件研究中心, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 10004911,苏运强，中国科学院 软件研究所 智能软件研究中心, 北京 10019002,林哲远，计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学), 江苏 南京 21002303,燕言言，计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学), 江苏 南京 21002304,冯洋，计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学), 江苏 南京 21002305,赵琛，中国科学院 软件研究所 智能软件研究中心, 北京 10019006

关键词：RISC-V;LLVM IR;跨平台编译;软件生态碎片化;多架构适配;构建系统透明性

RISC-V指令集架构凭借其开放性与模块化设计, 推动了芯片架构实现创新与定制化, 但与此同时也引发了严重的软件生态碎片化问题. 传统的跨平台软件构建机制(如现场编译、IFUNC与Multilib)在RISC-V生态中面临兼容性差、维护成本高与优化粒度不足等显著挑战, 亟需新的解决方案. 提出了一种面向RISC-V平台的兼容性感知多层级编译方法——RuyiBuild工具链, 以LLVM IR为中间表示, 结合非侵入式编译流程拦截机制, 实现了对现有软件构建系统的透明适配, 使构建生成的操作系统软件包既具备面向不同RISC-V扩展指令集的兼容性, 又可以面向最终运行平台进行基于扩展指令集的自适应优化, 有效解决了RISC-V指令集多样性背景下, 多指令扩展组合与平台差异下二进制高性能优化与广泛兼容性的双目标统筹实现问题. RuyiBuild工具链围绕LLVM IR的提取与部署、转换与优化设计了一套完整的跨平台软件分发与精细化优化框架, 主要包含4个核心机制: 透明化双路径编译与LLVM IR提取机制、动态链接库LLVM IR合并与链接转换机制、LLVM IR文件部署与发行版RPM自动化集成机制以及客户端与云端LLVM IR动态转换与资源自适应调度机制. 在技术实现方面, RuyiBuild工具链通过封装编译工具与系统命令, 在不修改源码与构建系统的前提下实现LLVM IR的全路径提取与分发, 并在部署阶段支持LLVM IR与传统二进制的同步发布. 同时, 为支持多种目标设备和微架构的性能优化, RuyiBuild支持客户端资源感知的延迟转换、云端面向多架构的适配与LLVM IR动态转换. 实验结果表明, RuyiBuild能够面向多种RISC-V指令集扩展与微架构组合实现对目标程序的部署, 并在性能、兼容性、构建开销与部署复杂度方面取得较好平衡, 解决了硬件兼容性与硬件性能充分发挥之间的矛盾. 为RISC-V生态中的软件构建、部署与适配提供了新的解决思路, 具备良好的学术价值与实践推广潜力.

来源：2026年第6期

《软件学报》期刊编辑部

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