python / python/cpython

Frame pointer (and any per-function features) builds of tail calling interpreter slower than expected

Đang mở
#154,124 1 bình luận 4 reaction 0 người được giao Xem trên GitHub

Chưa có ai nhận issue này.

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

Mô tả

Bug report

Bug description:

When building with the normal interpreter (computed goto), the impact of frame pointers should only be around 2% geomean max.

However, it seems the impact on the tail calling interpreter is higher. This is likely because each bytecode handler on the tail calling interpreter is now a function, which means they each have a frame pointer prologue and epilogue.

There is a fix on Clang 21 and higher (though I don't know if GCC 16 has it): omit the frame pointer, but reserve it so it doesn't get clobbered only for the bytecode handlers, leave the rest building with frame pointers. The flags are "-fomit-frame-pointer -momit-leaf-frame-pointer -mreserve-frame-pointer-reg". The key observation is that since we tail call, we only need the first entry into a tail calling handler to have the frame pointer prologue (ie LABEL(start_frame) needs the prologue), but all other tail calling function pointers do not. This practically eliminates the entire prologue/epilogue overhead for the interpreter, while keeping register allocation good and not clobbering frame pointers. Unfortunately, clang does seem not have custom per-function attributes for this option, so we have to move the non-starter bytecode handlers to their own compilation unit (ie, move them to their own C file).

This seems to affect anything with per-function overhead as well, such as CET/BTI changes. We can fix those incrementally, as the approacha re the same.

Here are some geometric mean results on Sam's fastmark (pyperformance subset) from my laptop (i7-12700H x86-64) with clang 22:

  • Baseline (FP on, tail calling interpreter): 0% slowdown
  • FP off, tail calling interpreter: 2.7% speedup
  • FP on, tail calling interpreter, reserve register patch (meowl + garbage + oiia): 2.5% speedup

TLDR: WIth this patch, the tail calling interpreter's overhead for frame pointer enabling drops from 2.7% to just 0.2%!!!! Frame pointers are practically free on the tail calling interpreter!!! Meanwhile, computed goto interpreter has a 1.5% hit (the i7-12700h machine is mine from PEP 831)

@pablogsal @markshannon @stratakis

CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

No response

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 kiểm tra trình thông dịch tail-calling quanh điểm vào LABEL(start_frame) và cấu hình build cho các handler bytecode của nó. Chạy benchmark fastmark được liên kết bằng Clang và so sánh overhead frame-pointer được báo cáo; hoàn thành có nghĩa là trình thông dịch tail-calling vẫn giữ các frame pointer mà không chịu sự chậm lại do prologue/epilogue của handler được mô tả ở đây.

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

Đánh giá

Công nghệ
c, python
Lĩnh vực
build-system, compilers, performance
Loại issue
Lỗi
Độ khó
5/5
Thời gian dự kiến
Hơn một tuần
Mức độ hoạt động
Ít trao đổi
Độ rõ ràng
Khá rõ ràng
Mức phù hợp với người mới
38/100

Nhận issue mới trong hộp thư của bạn

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