原文

三个月前,我使用de>LDCde>按配置文件优化de>(PGO)de>测量了D编译器de>前端de>代码,有de>7%de>的性能提升.现在,部分de>PGOde>工作于de>2016de>年de>1de>月20日合并到de>LDCde>主分支中!

de>LDCde>使用de>PGOde>,类似de>Clangde>使用de>PGOde>这里,大部分内容也适合de>Clangde>.

d="PGO_6">按配置优化de>(PGO)de>

d="PGO_7">带de>PGOde>构建

de>配置de>文件可用de>不同de>的方式获得,但(目前)de>LDCde>仅支持指令分析.编译器在de>第一个de>编译阶段中添加"de>指令de>"代码.然后,使用de>要优化de>代码的de>用例de>的de>输入de>,运行程序,并在de>退出de>时,de>输出de>配置文件数据到de>单独de>文件中.编译器在de>第二个de>编译阶段使用此配置文件数据文件来de>编译和优化de>.

1,使用指令编译:de>ldc2 -fprofile-instr-generate=profile.raw yourprogram.d -of=instrumented_programde>
2,用常见de>工作de>负载(要优化的de>工作de>负载类型)运行de>instrumented_programde>.这应该创建de>profile.rawde>文件.
3,de>转换de>原始配置文件为de>LDCde>可用格式:de>ldc-profdata merge -output=profile.data profile.rawde>

4,使用de>配置de>文件数据de>重新编译de>程序:de>ldc2 -O3 -fprofile-instr-use=profile.data yourprogram.d -of=optimized_programde>

de>指令de>会使de>程序de>明显变慢,但de>不必de>经常生成新的de>配置文件de>.在de>重新de>编译有de>更改de>程序时,可de>重用de>配置文件数据;de>LDCde>会de>检测de>控制流的de>变化de>,并de>简单de>忽略de>过时de>的配置文件数据.

d="_19">配置文件输出文件名

可在de>编译时de>指定,配置文件输出文件名,如上所示(de>-fprofile-instr-generate=<filename>de>).如果未指定文件名,则改用de>LLVM_PROFILE_FILEde>环境变量.如果未定义de>LLVM_PROFILE_FILEde>,则使用默认de>default.profrawde>文件名.

一般,单次运行程序不能创建有de>统计de>代表的配置文件.想使用不同的de>输入de>来分析de>多趟de>指令程序.每次运行程序,可设置de>LLVM_PROFILE_FILEde>为不同文件名,但配置文件运行时还支持配置文件名中的de>替换de>说明符来帮助你.分别用进程de>pidde>和de>主机名de>替换文件名中的de>%pde>和de>%hde>说明符.(de>%hde>需要de>LLVM>=3.9de>).

如果使用de>-fprofile-instr-generate=test.%p.rawde>编译并de>运行de>几次程序,最终会得到一组de>test.*.rawde>配置文件数据文件.然后,可如常使用de>ldc-profdatade>合并它们:

de class="prism language-cpp">profdata merge -o test.profdata test.*.raw
de>

d="_30">检查配置文件数据

de>ldc-profdatade>工具(与构建de>ldc2de>时使用的de>LLVMde>版本匹配的de>llvm-profdatade>的重命名版本)可来de>检查de>配置文件de>数据de>文件的内容.de>看看de>如下:

de class="prism language-cpp">d">extern(C)
d">void foo(d">int x) {
    d">if (x > 0) {
        d">if (x > 500) {
            // ...
        }
    }
}

d">void main() {
    foreach (i; 0 .. 1000) {
        foo(i);
    }
}
de>

使用

de class="prism language-cpp">ldc2 -fprofile-instr-generate=d">default.profraw -run test_foo.d
de>

编译并运行它.然后,

de class="prism language-cpp">ldc-profdata show -all-functions d">default.profraw
de>

输出:

de class="prism language-cpp">Counters:
  foo:
    Hash: 0x00000000000002cb
    Counters: 3
    Function count: 1000
  _Dmain:
    Hash: 0x0000000000000004
    Counters: 2
    Function count: 1
Functions shown: 2
Total functions: 2
Maximum function count: 1000
Maximum internal block count: 1000
de>

de>配置de>文件数据文件包含有de>每个函数de>计数器和de>其他信息de>的数据结构.在此,看到程序只有de>两个de>指令函数:de>foode>和de>_Dmainde>.

de>foode>函数包含3个执行计数器(每个de>ifde>语句,函数项加上计数器),该函数被调用de>1000de>次(“de>函数计数de>”).在de>-fprofile-instr-usede>编译步骤中,de>LDCde>使用de>"hash"de>字段来检查是否可使用de>配置文件数据de>.

d="_78">重用配置文件数据

de>LDCde>可de>重用de>旧版本程序获得的de>配置de>文件数据.在源码稍有de>更改de>时允许,de>重用de>配置文件,在配置文件中de>存储de>函数控制流的de>哈希de>.在de>-fprofile-instr-usede>编译步骤中,de>LDCde>确保配置文件中的de>函数哈希de>等于正在编译代码的哈希.

如果没有de>匹配项de>,de>LDCde>忽略该de>函数de>的配置文件数据.de>哈希de>并不完美:不同de>代码段de>可能产生相同的哈希,因此对de>新代码de>可应用de>旧版本de>代码获得的de>配置文件de>.如:

de class="prism language-cpp">d">void foo(d">int x) {
    d">if (x > 0) { // 1000x 真, 4x 假
        // ...
    }
}
de>

de>foode>函数几乎总是用de>正xde>调用,de>ifde>语句的配置文件数据是"是分支有de>1000de>次,否分支有4次".如果代码现在从de>x>0de>更改为de>x<0de>,则de>函数de>哈希不变(当前de>LDCde>行为),且错误地de>使用de>了旧的de>配置文件数据de>.

de class="prism language-cpp">d">void foo(d">int x) {
    d">if (x < 0) { // 用旧数据:1000x真, 4x假.错了
        // ...
    }
}
de>

de>哈希de>可依赖更多de>代码de>来区分de>>和<de>式.目前,哈希主要是为了避免在de>配置de>文件信息de>不足或过多de>时出现编译错误,

如,只有de>ifde>语句的函数才de>放入de>哈希中.de>哈希de>不完善是de>设计de>使然,因为某些de>更改de>不太可能de>更改de>旧配置文件数据的de>有效性de>.考虑将代码从de>x>1000de>更改为de>x>1001de>.此时,de>旧的de>配置文件数据可能仍足够好,de>丢弃它de>,性能会更糟.

无需苦恼:de>PGOde>不会de>改变de>D的de>语义de>,它只是个de>优化技术de>.因此,如果de>配置de>文件数据不再与de>修改de>后的de>代码匹配de>,则可能的最坏情况是程序性能de>下降de>.因为你已在(de>正确de>)测量有和没有de>PGOde>的程序性能,所以可轻松知道de>配置de>文件何时需要更新.

d="_106">启动代码后重置配置文件

de>ldc.profilede>模块包含对接de>配置de>文件指令的de>函数de>.唯一真正有用的函数是de>resetAll()de>.其他de>ldc.profilede>函数公开的de>函数de>是非常低级的,且在de>编译器/LLVMde>未来版本中可能不可用.de>resetAll()de>重置所有de>性能分析de>信息,并可从de>配置de>文件中de>删除de>程序启动行为:

de class="prism language-cpp">d">import dule">ldc.profile : resetAll;
d">void main()
{
    initializeProgram();
    resetAll();
    operate();
}
de>

这样,de>PGOde>优化器,为了获得最佳de>操作()de>性能,会降低de>initializeProgram()de>的性能.

d="_121">允许/禁止函数级分析

在de>函数级de>分析实现,因此用新的de>(LDC_profile_instr,{true|false})de>指示de>打开/关闭de>指定函数的de>指令de>非常简单.de>指示de>与de>指示(inline,...)de>有相同的语义.

de class="prism language-cpp">d">void instrumented() {}
d">void not_instrumented() {
    pragma(LDC_profile_instr, false);
}
pragma(LDC_profile_instr, false) {
    d">void not_instrumented_2() {}

    d">void instrumented2_override() {
        pragma(LDC_profile_instr, true);
    }

    pragma(LDC_profile_instr, true):
    d">void instrumented3() {  }
    d">void instrumented4() {  }
}

pragma(LDC_profile_instr, false)
d">struct Strukt {
    d">void not_instrumented() {}
    d">void instrumented_method() {
        pragma(LDC_profile_instr, true);
    }
}
de>

指令de>默认de>为de>打开de>状态.因此,对非常de>可选de>指令,需要在de>每个de>文件的开头放de>pragma(LDC_profile_instr,false):de>.
但即便如此,也会指令de>导入de>函数.如果有de>足够de>的需求,则很容易实现de>默认关闭de>指令的de>命令行开关de>,因此仅de>指令de>一组de>指定de>函数就不会那么麻烦了.