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Hot-cold splitting in the cases generator and JIT optimizer.

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3.16 interpreter-core performance topic-JIT
Lenguaje dominante
Python
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Descripción

https://github.com/python/cpython/issues/143158 describes hot-cold splitting in the JIT, but that is too late for optimizations that sink code onto exits.

To support those optimizations, we need to split uops as defined into bytecodes.c into "hot" and "cold" ops.

From https://github.com/python/cpython/issues/143158#issuecomment-4544178632

For example, we want to transform this:

        op (_GUARD_IS_NONE_POP, (val -- )) {
            int is_none = PyStackRef_IsNone(val);
            if (!is_none) {
                PyStackRef_CLOSE(val);
                AT_END_EXIT_IF(1);
            }
            DEAD(val);
        }

into this:

        op (_GUARD_IS_NONE_POP, (val -- )) {
            int is_none = PyStackRef_IsNone(val);
            if (!is_none) {
                goto _GUARD_IS_NONE_POP_COLD; // tail call
            }
            DEAD(val);
        }

        op (_GUARD_IS_NONE_POP_COLD, (val -- )) {
            PyStackRef_CLOSE(val);
            AT_END_EXIT_IF(1);
        }

Currently, during lowering of the uop trace to a form suitable for execution we need to insert an _EXIT_TRACE uop as the target for exit jumps in the uop. We want to replace those with the "cold" uop followed by the exit, allowing compensation code to be more easily sunk onto side exits.

While it is appealing to do this automatically, it might make more sense to do the splitting manually, and add support for custom exits to the tooling.

We could mark ops as exit and explicitly state which exit is being used (with _EXIT_TRACE as the default exit).
So _GUARD_IS_NONE_POP would be rewritten as:

        op (_GUARD_IS_NONE_POP, (val -- )) {
            int is_none = PyStackRef_IsNone(val);
            if (!is_none) {
                EXIT_TO(POP_TOP_EXIT);
            }
            DEAD(val);
        }

        exit op (POP_TOP_EXIT, (val -- )) {
            PyStackRef_CLOSE(val);
        }

Likewise, _ITER_NEXT_INLINE would be rewritten as:

    tier2 op(_ITER_NEXT_INLINE, (iternext_fn/4, iter, null_or_index -- iter, null_or_index, next)) {
        assert(sizeof(iternextfunc) == sizeof(uintptr_t));
        volatile iternextfunc iternext_v = (iternextfunc)iternext_fn;
        PyObject *item = iternext_v(PyStackRef_AsPyObjectBorrow(iter));
        if (item == NULL) {
            EXIT_TO(_ITER_NEXT_INLINE_EXIT);
        }
        STAT_INC(FOR_ITER, hit);
        next = PyStackRef_FromPyObjectSteal(item);
    }

    exit op(_ITER_NEXT_INLINE_EXIT, ( -- )) {
        if (_PyErr_Occurred(tstate)) {
            if (_PyErr_ExceptionMatches(tstate, PyExc_StopIteration)) {
                _PyEval_MonitorRaise(tstate, frame, frame->instr_ptr);
                _PyErr_Clear(tstate);
            }
            else {
                ERROR_NO_POP();
            }
        }
   }

Guía de contribución

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Primeros pasos

  1. Lee el issue completo y luego la guía de contribución del proyecto.
  2. Comenta en el issue que vas a ocuparte — evita que dos personas hagan lo mismo.
  3. Haz un fork del repositorio y trabaja en una rama.
  4. Abre un pull request que haga referencia al número del issue.

Línea de trabajo

Comienza con bytecodes.c y la discusión sobre hot-cold splitting en el issue 143158; después, sigue cómo se hace lowering de los uop traces y cómo las herramientas representan los exits. Define cómo las exit ops y los custom exits reemplazan los destinos _EXIT_TRACE insertados, y verifica que el código de compensación de los side-exits pueda representarse y hacerse sink según lo previsto.

Escrito por el modelo de indexación a partir del texto del issue.

Evaluación

Stack tecnológico
c, python
Área
compilers, performance
Tipo de issue
Nueva funcionalidad
Dificultad
5/5
Tiempo estimado
Más de una semana
Estado de actividad
Tranquilo
Claridad
Bastante claro
Aptitud para principiantes
35/100

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