python / python/cpython

Hot-cold splitting for JIT stencils

Đang mở
#143,158 23 bình luận 2 reaction 0 người được giao Xem trên GitHub

Chưa có ai nhận issue này.

interpreter-core performance topic-JIT type-feature
Ngôn ngữ chính
Python
Star
77.2k
Fork
35.9k
Chỉ số merge pull request
Chỉ số pull request đang chờ

Mô tả

Feature or enhancement

Proposal:

We have a textual assembly parser for the stencils. It already knows what blocks are cold and what blocks are hot. With that, it's now not too hard to teach it to section-up blocks.

Currently this is _BINARY_OP_ADD_INT:

    // _BINARY_OP_ADD_INT_r23.o:      file format elf64-x86-64
    // 
    // Disassembly of section .text:
    // 
    // 0000000000000000 <_JIT_ENTRY>:
    // 0: 55                            pushq   %rbp
    // 1: 48 83 ec 10                   subq    $0x10, %rsp
    // 5: 48 89 74 24 08                movq    %rsi, 0x8(%rsp)
    // a: 48 89 fb                      movq    %rdi, %rbx
    // d: 4c 89 fd                      movq    %r15, %rbp
    // 10: 4c 89 ff                      movq    %r15, %rdi
    // 13: 48 83 e7 fe                   andq    $-0x2, %rdi
    // 17: 48 89 de                      movq    %rbx, %rsi
    // 1a: 48 83 e6 fe                   andq    $-0x2, %rsi
    // 1e: ff 15 00 00 00 00             callq   *(%rip)                 # 0x24 <_JIT_ENTRY+0x24>
    // 0000000000000020:  R_X86_64_GOTPCRELX   _PyCompactLong_Add-0x4
    // 24: 48 83 f8 01                   cmpq    $0x1, %rax
    // 28: 75 15                         jne     0x3f <_JIT_ENTRY+0x3f>
    // 2a: 49 89 ef                      movq    %rbp, %r15
    // 2d: 48 89 df                      movq    %rbx, %rdi
    // 30: 48 8b 74 24 08                movq    0x8(%rsp), %rsi
    // 35: 48 83 c4 10                   addq    $0x10, %rsp
    // 39: 5d                            popq    %rbp
    // 3a: e9 00 00 00 00                jmp     0x3f <_JIT_ENTRY+0x3f>
    // 000000000000003b:  R_X86_64_PLT32       _JIT_JUMP_TARGET-0x4
    // 3f: 49 89 c7                      movq    %rax, %r15
    // 42: 48 89 ef                      movq    %rbp, %rdi
    // 45: 48 89 de                      movq    %rbx, %rsi
    // 48: 48 83 c4 10                   addq    $0x10, %rsp
    // 4c: 5d                            popq    %rbp

With hot-cold splitting, it will be split into:

_BINARY_OP_ADD_INT_r23.HOT:
    // 0000000000000000 <_JIT_ENTRY>:
    // 0: 55                            pushq   %rbp
    // 1: 48 83 ec 10                   subq    $0x10, %rsp
    // 5: 48 89 74 24 08                movq    %rsi, 0x8(%rsp)
    // a: 48 89 fb                      movq    %rdi, %rbx
    // d: 4c 89 fd                      movq    %r15, %rbp
    // 10: 4c 89 ff                      movq    %r15, %rdi
    // 13: 48 83 e7 fe                   andq    $-0x2, %rdi
    // 17: 48 89 de                      movq    %rbx, %rsi
    // 1a: 48 83 e6 fe                   andq    $-0x2, %rsi
    // 1e: ff 15 00 00 00 00             callq   *(%rip)                 # 0x24 <_JIT_ENTRY+0x24>
    // 0000000000000020:  R_X86_64_GOTPCRELX   _PyCompactLong_Add-0x4
    // 24: 48 83 f8 01                   cmpq    $0x1, %rax
    // 28: 75 15                         jne     0x3f <_JIT_ENTRY+0x3f>
    // 3f: 49 89 c7                      movq    %rax, %r15
    // 42: 48 89 ef                      movq    %rbp, %rdi
    // 45: 48 89 de                      movq    %rbx, %rsi
    // 48: 48 83 c4 10                   addq    $0x10, %rsp
    // 4c: 5d                            popq    %rbp

_BINARY_OP_ADD_INT_r23.COLD:
    // 2a: 49 89 ef                      movq    %rbp, %r15
    // 2d: 48 89 df                      movq    %rbx, %rdi
    // 30: 48 8b 74 24 08                movq    0x8(%rsp), %rsi
    // 35: 48 83 c4 10                   addq    $0x10, %rsp
    // 39: 5d                            popq    %rbp
    // 3a: e9 00 00 00 00                jmp     0x3f <_JIT_ENTRY+0x3f>
    // 000000000000003b:  R_X86_64_PLT32       _JIT_JUMP_TARGET-0x4

Running the current jump inversion and zero length jump removal then gives us:

_BINARY_OP_ADD_INT_r23.HOT:
    // 0000000000000000 <_JIT_ENTRY>:
    // 0: 55                            pushq   %rbp
    // 1: 48 83 ec 10                   subq    $0x10, %rsp
    // 5: 48 89 74 24 08                movq    %rsi, 0x8(%rsp)
    // a: 48 89 fb                      movq    %rdi, %rbx
    // d: 4c 89 fd                      movq    %r15, %rbp
    // 10: 4c 89 ff                      movq    %r15, %rdi
    // 13: 48 83 e7 fe                   andq    $-0x2, %rdi
    // 17: 48 89 de                      movq    %rbx, %rsi
    // 1a: 48 83 e6 fe                   andq    $-0x2, %rsi
    // 1e: ff 15 00 00 00 00             callq   *(%rip)                 # 0x24 <_JIT_ENTRY+0x24>
    // 0000000000000020:  R_X86_64_GOTPCRELX   _PyCompactLong_Add-0x4
    // 24: 48 83 f8 01                   cmpq    $0x1, %rax
    // 28: 75 15                         je    _BINARY_OP_ADD_INT_r23.COLD
    // 3f: 49 89 c7                      movq    %rax, %r15
    // 42: 48 89 ef                      movq    %rbp, %rdi
    // 45: 48 89 de                      movq    %rbx, %rsi
    // 48: 48 83 c4 10                   addq    $0x10, %rsp
    // 4c: 5d                            popq    %rbp

_BINARY_OP_ADD_INT_r23.COLD:
    // 2a: 49 89 ef                      movq    %rbp, %r15
    // 2d: 48 89 df                      movq    %rbx, %rdi
    // 30: 48 8b 74 24 08                movq    0x8(%rsp), %rsi
    // 35: 48 83 c4 10                   addq    $0x10, %rsp
    // 39: 5d                            popq    %rbp
    // 3a: e9 00 00 00 00                jmp     0x3f <_JIT_ENTRY+0x3f>
    // 000000000000003b:  R_X86_64_PLT32       _JIT_JUMP_TARGET-0x4

We then lay out the traces using only the HOT sections and leave the COLD sections at the end. I think this is as good as it gets for machine code flow/layout unless we start writing things by hand.

This builds on https://github.com/python/cpython/pull/142228.

In the future, to reduce the jitted memory even further, we can de-duplicate common cold stencil fragments. E.g. if we see multiple _BINARY_OP_ADD_INT_r23 in a trace, we can all jump to the common _BINARY_OP_ADD_INT_r23.COLD instead of having one copy for each stencil. That should be a separate PR from this however.

I will work on this.

Has this already been discussed elsewhere?

No response given

Links to previous discussion of this feature:

No response

Linked PRs
  • gh-149292

Hướng dẫn đóng góp

Mở hướng dẫn đóng góp

Bắt đầu từ đâu

  1. Đọc hết issue, rồi đọc hướng dẫn đóng góp của dự án.
  2. Bình luận trên issue rằng bạn sẽ nhận — tránh hai người làm cùng một việc.
  3. Fork repository và làm thay đổi trên một nhánh.
  4. Mở pull request có tham chiếu số hiệu của issue.

Hướng nghiên cứu

Bắt đầu bằng cách xác định parser assembly dạng văn bản và các pass hiện có để đảo ngược jump và loại bỏ jump có độ dài bằng không được mô tả trong proposal. Theo dõi cách các khối stencil được phân loại là hot hoặc cold và cách các trace được bố trí. Công việc được coi là hoàn tất khi các section hot và cold được phát ra riêng biệt, các phép biến đổi jump hiện có vẫn hoạt động và các section hot được bố trí trước các section cold.

Do mô hình lập chỉ mục viết ra từ nội dung của issue.

Đánh giá

Công nghệ
python
Lĩnh vực
compilers
Loại issue
Tính năng
Độ khó
5/5
Thời gian dự kiến
Hơn một tuần
Mức độ hoạt động
Đình trệ
Độ rõ ràng
Khá rõ ràng
Mức phù hợp với người mới
25/100

Nhận issue mới trong hộp thư của bạn

Bản tóm tắt ngắn những issue GitHub phù hợp với người mới.