Consider doing something about `-fzero-call-used-regs` and the tail-calling interpreter
Chưa có ai nhận issue này.
- Ngôn ngữ chính
- Python
- Star
- 77.2k
- Fork
- 35.9k
- Chỉ số merge pull request
- Chỉ số pull request đang chờ
Mô tả
I'm not certain any action is appropriate here, but I'm cross-posting to the Python bugtracker at @Fidget-Spinner's request, and for visibility. Much of this text is copied from my issue on LLVM.
GCC and clang support the -fzero-call-used-regs option / zero_call_used_regs attribute. This option causes the compiler to zero out certain registers on exit from a function, to mitigate ROP and partially protect against certain architectural side-channels.
This option is not widely used at present, but some distributions enable it by default, such as NixOS.
The tail-call interpreter emits a separate function per opcode implementation. This means that -- when compiled using clang and -fzero-call-used-regs -- each opcode emits some additional xor instructions to zero-out certain registers, prior to the tail dispatch. The computed goto interpreter does not get these instructions, even though it emits very similar indirect jumps, which could potentially be used for similar JOP gadgets.
In my experiments, I see a ~2% hit from -fzero-call-used-regs with computed gotos, and ~3% with tail-calls. However, the tail-call hit can be substantially reduced (to ~1%, in my testing) by skipping zeroing only for the bytecode functions, using __attribute__((zero_call_used_regs("skip"))). (Note that I don't trust my benchmark setup to have stability at the ~1% scale, so take these exact numbers with a grain of salt.) I tested using this patch:
diff --git i/Python/ceval_macros.h w/Python/ceval_macros.h
index 1bef2b845d0..cddad845fea 100644
--- i/Python/ceval_macros.h
+++ w/Python/ceval_macros.h
@@ -77,9 +77,10 @@
// Note: [[clang::musttail]] works for GCC 15, but not __attribute__((musttail)) at the moment.
# define Py_MUSTTAIL [[clang::musttail]]
# define Py_PRESERVE_NONE_CC __attribute__((preserve_none))
+# define Py_SKIP_ZERO_USED_REGS __attribute__((zero_call_used_regs("skip")))
Py_PRESERVE_NONE_CC typedef PyObject* (*py_tail_call_funcptr)(TAIL_CALL_PARAMS);
-# define TARGET(op) Py_PRESERVE_NONE_CC PyObject *_TAIL_CALL_##op(TAIL_CALL_PARAMS)
+# define TARGET(op) Py_PRESERVE_NONE_CC Py_SKIP_ZERO_USED_REGS PyObject *_TAIL_CALL_##op(TAIL_CALL_PARAMS)
# define DISPATCH_GOTO() \
do { \
I also note that GCC, at least at present, does not zero registers on function exit due to a tail-call. My LLVM issue (llvm/llvm-project#129764) asks for LLVM to mirror that behavior, although note that there's currently also an issue on the GCC bugtracker asking for them to change that behavior.
On reflection my current opinion is there's probably nothing to be done in the CPython codebase, and this is more an issue for visibility for the CPython devs (and potentially CPython packagers) about a minor confounder when thinking about performance and hardening. But ultimately, of course, that's for you all to decide.
Hướng dẫn đóng góp
Bắt đầu từ đâu
- Đọc hết issue, rồi đọc hướng dẫn đóng góp của dự án.
- Bình luận trên issue rằng bạn sẽ nhận — tránh hai người làm cùng một việc.
- Fork repository và làm thay đổi trên một nhánh.
- Mở pull request có tham chiếu số hiệu của issue.
Hướng nghiên cứu
Bắt đầu với Python/ceval_macros.h và so sánh các đường đi của trình thông dịch tail-call và computed-goto được mô tả trong issue. Xem lại các issue LLVM và GCC được liên kết để nắm hành vi và các ràng buộc của trình biên dịch; issue không xác định thay đổi cụ thể hay tiêu chí chấp nhận, vì vậy để được xem là done sẽ cần maintainer quyết định liệu CPython có nên hành động hay không.
Do mô hình lập chỉ mục viết ra từ nội dung của issue.
Đánh giá
- Công nghệ
- c, python
- Lĩnh vực
- compilers, performance
- Loại issue
- Tính năng
- Độ khó
- 5/5
- Thời gian dự kiến
- Hơn một tuần
- Mức độ hoạt động
- Đình trệ
- Độ rõ ràng
- Cần làm rõ
- Mức phù hợp với người mới
- 25/100