LWN: 關(guān)于軟件定義芯片的思考！
關(guān)注了就能看到更多這么棒的文章哦～
Thoughts on software-defined silicon
By Jonathan Corbet
February 18, 2022
DeepL assisted translation
https://lwn.net/Articles/884876/
人們有許多原因可能會(huì)喜歡上自由軟件，包括價(jià)格、整體質(zhì)量、社區(qū)支持以及其所支持的功能。但是，對(duì)我們中的許多人來(lái)說(shuō)，自由軟件的價(jià)值在于它能夠讓我們實(shí)際擁有并保持對(duì)我們自己的系統(tǒng)的控制。自由軟件中的 antifeature 往往不會(huì)持續(xù)，而自由驅(qū)動(dòng)程序（free driver）往往可以把此硬件供應(yīng)商認(rèn)為可能不適合提供出來(lái)的硬件功能給解鎖并開放提供出來(lái)。不過(guò)，英特爾即將推出的 "software defined silicon"（SDSi）機(jī)制可能會(huì)減少我們對(duì)自己系統(tǒng)的控制，因?yàn)樗辉僭试S那些沒(méi)有支付相關(guān)費(fèi)用的人來(lái)使用相應(yīng)的硬件功能。
SDSi 是預(yù)計(jì)會(huì)在即將推出的英特爾處理器中出現(xiàn)的一項(xiàng) "功能"。希望在沒(méi)有來(lái)自英特爾的證書（certificate）的情況下，要禁止對(duì)處理器中某些特定功能的使用權(quán)限。正如 David Box 啟用此功能的 patch set 所表明的，該機(jī)制本身的接口還是相對(duì)簡(jiǎn)單的。它會(huì)看起來(lái)像是總線上的一個(gè)設(shè)備，其中提供了幾個(gè)操作：安裝一個(gè) "認(rèn)證密鑰證書（authentication key certificate）" 或一個(gè) "capability activation payload"。證書是用于驗(yàn)證所有要啟用這些功能的請(qǐng)求的，而 payload 就包含了這種情況。除非先利用這個(gè)設(shè)備來(lái)存放一個(gè)受到認(rèn)可的證書以及 payload，否則相應(yīng)的功能對(duì)于運(yùn)行在這個(gè) CPU 上的軟件來(lái)說(shuō)就是完全不可用的。
SDSi 硬件還維護(hù)著幾個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)管理在加載證書或啟用功能的過(guò)程中有多少次失敗。如果這兩個(gè)計(jì)數(shù)器超過(guò)閾值，那么該機(jī)制將被完全禁用，要想恢復(fù)，唯一方法就是對(duì)處理器進(jìn)行斷電。據(jù)推測(cè)，這個(gè)做法的目的是為了阻止針對(duì) SDSi 守護(hù)功能的暴力攻擊。
英特爾希望通過(guò)這個(gè)新機(jī)制所達(dá)到的目的已經(jīng)很清楚了。SDSi 可以讓市場(chǎng)上銷售的 CPU 中具備用戶可能會(huì)感興趣的功能，但這些功能是缺省尚未啟用的，只有在支付了額外費(fèi)用之后才可以打開。這些受限制的功能將會(huì)出現(xiàn)在市面上的所有的 CPU 中，但那些原本認(rèn)為自己擁有很高端的處理器的用戶，如果不向供應(yīng)商支付額外費(fèi)用（也許是需要定期支付），那么就無(wú)法充分使用他們手中系統(tǒng)的全部功能。
對(duì)英特爾來(lái)說(shuō)，這個(gè)好處是顯而易見的。該公司可以對(duì)不同的客戶進(jìn)行不同的定價(jià)，盡量從每個(gè)客戶那里最大化收入，同時(shí)減少其產(chǎn)品目錄中那些必須帶有不同硬件功能的產(chǎn)品數(shù)量。在銷售了 CPU 之后，來(lái)自處理器的收入現(xiàn)金流不一定會(huì)就此停止，而是可能會(huì)無(wú)限期地持續(xù)下去。對(duì)客戶有什么好處就不太清楚了。從理論上講，僅有最小需求的那些客戶可以避免為他們不會(huì)使用到的昂貴功能付費(fèi)，而如果他們的需求發(fā)生了變化，那也可以在不用停機(jī)的情況下就 "升級(jí)" 他們的硬件。
此外尚不清楚英特爾打算以這種方式控制哪些功能。人們可以想到有各種可能，包括是否允許訪問(wèn)更大的內(nèi)存空間、更高的時(shí)鐘頻率、額外的 CPU 核、專門的指令、或機(jī)器學(xué)習(xí)等加速器的能力。如果走到極端的話（該公司大概不會(huì)這樣做，盡管人們永遠(yuǎn)無(wú)法保證這一點(diǎn)），缺省的處理器可能僅僅能運(yùn)行 "hello world" 這一類的功能，必須購(gòu)買額外的許可證才能完成進(jìn)一步的任務(wù)。曾經(jīng)有一段時(shí)間里，F(xiàn)PU （floating point processor）浮點(diǎn)處理器就是一個(gè)附加處理單元（add-on unit），也許我們今后會(huì)再次回到過(guò)去這種用法。
當(dāng)然，這種商業(yè)模式并不新鮮。在早期大型機(jī)上類似的故事比比皆是，可能只要改變一個(gè)跳線就可以 "升級(jí)"。特斯拉汽車也包括一些額外功能，例如使用電池的全部容量等基本功能，這些都只有在支付額外費(fèi)用后才能發(fā)揮作用。而且還有報(bào)道聲稱，特斯拉公司在其汽車二手銷售時(shí)會(huì)禁用掉這些功能。汽車制造商們顯然想將這一想法進(jìn)一步擴(kuò)展，例如讓用戶需要定期支付費(fèi)用來(lái)使用座椅加熱功能。不管怎么說(shuō)，這些加熱元件早就存在于座椅中了，制造商將它們賣給了買家，但買家仍然并沒(méi)有真正擁有（own）它們。
基于租賃（rent-based）的商業(yè)模式已經(jīng)在科技行業(yè)中流行一段時(shí)間了。我們中的許多人都不再購(gòu)買和運(yùn)行自己的服務(wù)器，而是從云供應(yīng)商那里租用它們（而且，實(shí)事求是地說(shuō)，這個(gè)趨勢(shì)也常常給我們帶來(lái)好處）。那些仍然從事著專有軟件業(yè)務(wù)的公司發(fā)現(xiàn)，按月訂購(gòu)的模式比起單純銷售軟件許可證來(lái)說(shuō)更有吸引力。當(dāng)然，也有一些騙人網(wǎng)站要求訪問(wèn)者要付費(fèi)才能訪問(wèn)其內(nèi)容。
但對(duì)于已經(jīng)購(gòu)買的硬件這種場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題似乎更嚴(yán)重了，而且理論上客戶已經(jīng)擁有了該硬件，他們可能認(rèn)為就可以正常使用其最大能力了。我們的自由軟件本來(lái)就應(yīng)該能使用這些功能，但卻發(fā)現(xiàn)自己被降格了，得需要硬件允許來(lái)使用現(xiàn)有的功能。這就等同于喪失了對(duì)我們自己的系統(tǒng)的控制權(quán)，又是一套隱藏在我們計(jì)算硬件中的新的一套秘密功能，并受到反規(guī)避法（anti-circumvention laws）的保護(hù)，如果這種方法在商業(yè)上能取得成功，那么我們今后肯定會(huì)看到更多采用這種策略的情況。
很難找出一個(gè)擺脫這種局面的方法，除非像我們對(duì)軟件所做的那樣使硬件也 free。也許有一天，我們有可能根據(jù) free 設(shè)計(jì)方案來(lái)訂購(gòu)生產(chǎn)我們自己的處理器，這樣至少能夠希望避免出現(xiàn)這些開倒車的行為（deliberate antifeature
）。但我們現(xiàn)在生活的世界還不是這樣，而且不確定我們最終是否會(huì)達(dá)到這個(gè)程度。
同時(shí)，SDSi 肯定會(huì)進(jìn)入 Linux。其維護(hù)者 Hans de Goede 表示，這項(xiàng)工作有望在 5.18 中被合并。沒(méi)有太多的論據(jù)可以用來(lái)反對(duì)合入 SDSi 驅(qū)動(dòng)，畢竟它只是實(shí)現(xiàn)了與即將到來(lái)的 CPU 配合的另一項(xiàng)功能而已。內(nèi)核社區(qū)以前不會(huì)在接受支持某個(gè)功能的驅(qū)動(dòng)之前就下結(jié)論說(shuō)社區(qū)是否喜歡這個(gè)外設(shè)所提供的 "功能"，而且現(xiàn)在也沒(méi)有什么理由可以開始這么做。因此，Linux 內(nèi)核將會(huì)很好地配合那些支持 SDSi 功能的 CPU。最終將由客戶用腳投票來(lái)決定他們是否同意這種做法。
全文完
LWN 文章遵循 CC BY-SA 4.0 許可協(xié)議。
長(zhǎng)按下面二維碼關(guān)注，關(guān)注 LWN 深度文章以及開源社區(qū)的各種新近言論～