]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blobdiff - src/cmd/compile/internal/pgo/irgraph.go
cmd/compile: support lookup of functions from export data
[gostls13.git] / src / cmd / compile / internal / pgo / irgraph.go
index 01ffc8e867ba09f199d4e84edcd0d96d6e782c81..7a7cd20f2b4c9db0e1c7acbd5741a81bf66e1b28 100644 (file)
@@ -49,6 +49,7 @@ import (
        "fmt"
        "internal/profile"
        "os"
+       "sort"
 )
 
 // IRGraph is a call graph with nodes pointing to IRs of functions and edges
@@ -62,7 +63,8 @@ import (
 // TODO(prattmic): Consider merging this data structure with Graph. This is
 // effectively a copy of Graph aggregated to line number and pointing to IR.
 type IRGraph struct {
-       // Nodes of the graph
+       // Nodes of the graph. Each node represents a function, keyed by linker
+       // symbol name.
        IRNodes map[string]*IRNode
 }
 
@@ -76,7 +78,7 @@ type IRNode struct {
 
        // Set of out-edges in the callgraph. The map uniquely identifies each
        // edge based on the callsite and callee, for fast lookup.
-       OutEdges map[NodeMapKey]*IREdge
+       OutEdges map[NamedCallEdge]*IREdge
 }
 
 // Name returns the symbol name of this function.
@@ -96,21 +98,21 @@ type IREdge struct {
        CallSiteOffset int // Line offset from function start line.
 }
 
-// NodeMapKey represents a hash key to identify unique call-edges in profile
-// and in IR. Used for deduplication of call edges found in profile.
-//
-// TODO(prattmic): rename to something more descriptive.
-type NodeMapKey struct {
+// NamedCallEdge identifies a call edge by linker symbol names and call site
+// offset.
+type NamedCallEdge struct {
        CallerName     string
        CalleeName     string
        CallSiteOffset int // Line offset from function start line.
 }
 
-// Weights capture both node weight and edge weight.
-type Weights struct {
-       NFlat   int64
-       NCum    int64
-       EWeight int64
+// NamedEdgeMap contains all unique call edges in the profile and their
+// edge weight.
+type NamedEdgeMap struct {
+       Weight map[NamedCallEdge]int64
+
+       // ByWeight lists all keys in Weight, sorted by edge weight.
+       ByWeight []NamedCallEdge
 }
 
 // CallSiteInfo captures call-site information and its caller/callee.
@@ -123,15 +125,13 @@ type CallSiteInfo struct {
 // Profile contains the processed PGO profile and weighted call graph used for
 // PGO optimizations.
 type Profile struct {
-       // Aggregated NodeWeights and EdgeWeights across the profile. This
-       // helps us determine the percentage threshold for hot/cold
-       // partitioning.
-       TotalNodeWeight int64
-       TotalEdgeWeight int64
+       // Aggregated edge weights across the profile. This helps us determine
+       // the percentage threshold for hot/cold partitioning.
+       TotalWeight int64
 
-       // NodeMap contains all unique call-edges in the profile and their
-       // aggregated weight.
-       NodeMap map[NodeMapKey]*Weights
+       // EdgeMap contains all unique call edges in the profile and their
+       // edge weight.
+       NamedEdgeMap NamedEdgeMap
 
        // WeightedCG represents the IRGraph built from profile, which we will
        // update as part of inlining.
@@ -174,96 +174,102 @@ func New(profileFile string) (*Profile, error) {
                SampleValue: func(v []int64) int64 { return v[valueIndex] },
        })
 
-       p := &Profile{
-               NodeMap: make(map[NodeMapKey]*Weights),
-               WeightedCG: &IRGraph{
-                       IRNodes: make(map[string]*IRNode),
-               },
-       }
-
-       // Build the node map and totals from the profile graph.
-       if err := p.processprofileGraph(g); err != nil {
+       namedEdgeMap, totalWeight, err := createNamedEdgeMap(g)
+       if err != nil {
                return nil, err
        }
 
-       if p.TotalNodeWeight == 0 || p.TotalEdgeWeight == 0 {
+       if totalWeight == 0 {
                return nil, nil // accept but ignore profile with no samples.
        }
 
        // Create package-level call graph with weights from profile and IR.
-       p.initializeIRGraph()
+       wg := createIRGraph(namedEdgeMap)
 
-       return p, nil
+       return &Profile{
+               TotalWeight:  totalWeight,
+               NamedEdgeMap: namedEdgeMap,
+               WeightedCG:   wg,
+       }, nil
 }
 
-// processprofileGraph builds various maps from the profile-graph.
+// createNamedEdgeMap builds a map of callsite-callee edge weights from the
+// profile-graph.
 //
-// It initializes NodeMap and Total{Node,Edge}Weight based on the name and
-// callsite to compute node and edge weights which will be used later on to
-// create edges for WeightedCG.
-//
-// Caller should ignore the profile if p.TotalNodeWeight == 0 || p.TotalEdgeWeight == 0.
-func (p *Profile) processprofileGraph(g *graph.Graph) error {
-       nFlat := make(map[string]int64)
-       nCum := make(map[string]int64)
+// Caller should ignore the profile if totalWeight == 0.
+func createNamedEdgeMap(g *graph.Graph) (edgeMap NamedEdgeMap, totalWeight int64, err error) {
        seenStartLine := false
 
-       // Accummulate weights for the same node.
-       for _, n := range g.Nodes {
-               canonicalName := n.Info.Name
-               nFlat[canonicalName] += n.FlatValue()
-               nCum[canonicalName] += n.CumValue()
-       }
-
        // Process graph and build various node and edge maps which will
        // be consumed by AST walk.
+       weight := make(map[NamedCallEdge]int64)
        for _, n := range g.Nodes {
                seenStartLine = seenStartLine || n.Info.StartLine != 0
 
-               p.TotalNodeWeight += n.FlatValue()
                canonicalName := n.Info.Name
                // Create the key to the nodeMapKey.
-               nodeinfo := NodeMapKey{
+               namedEdge := NamedCallEdge{
                        CallerName:     canonicalName,
                        CallSiteOffset: n.Info.Lineno - n.Info.StartLine,
                }
 
                for _, e := range n.Out {
-                       p.TotalEdgeWeight += e.WeightValue()
-                       nodeinfo.CalleeName = e.Dest.Info.Name
-                       if w, ok := p.NodeMap[nodeinfo]; ok {
-                               w.EWeight += e.WeightValue()
-                       } else {
-                               weights := new(Weights)
-                               weights.NFlat = nFlat[canonicalName]
-                               weights.NCum = nCum[canonicalName]
-                               weights.EWeight = e.WeightValue()
-                               p.NodeMap[nodeinfo] = weights
-                       }
+                       totalWeight += e.WeightValue()
+                       namedEdge.CalleeName = e.Dest.Info.Name
+                       // Create new entry or increment existing entry.
+                       weight[namedEdge] += e.WeightValue()
                }
        }
 
-       if p.TotalNodeWeight == 0 || p.TotalEdgeWeight == 0 {
-               return nil // accept but ignore profile with no samples.
+       if totalWeight == 0 {
+               return NamedEdgeMap{}, 0, nil // accept but ignore profile with no samples.
        }
 
        if !seenStartLine {
                // TODO(prattmic): If Function.start_line is missing we could
                // fall back to using absolute line numbers, which is better
                // than nothing.
-               return fmt.Errorf("profile missing Function.start_line data (Go version of profiled application too old? Go 1.20+ automatically adds this to profiles)")
+               return NamedEdgeMap{}, 0, fmt.Errorf("profile missing Function.start_line data (Go version of profiled application too old? Go 1.20+ automatically adds this to profiles)")
        }
 
-       return nil
+       byWeight := make([]NamedCallEdge, 0, len(weight))
+       for namedEdge := range weight {
+               byWeight = append(byWeight, namedEdge)
+       }
+       sort.Slice(byWeight, func(i, j int) bool {
+               ei, ej := byWeight[i], byWeight[j]
+               if wi, wj := weight[ei], weight[ej]; wi != wj {
+                       return wi > wj // want larger weight first
+               }
+               // same weight, order by name/line number
+               if ei.CallerName != ej.CallerName {
+                       return ei.CallerName < ej.CallerName
+               }
+               if ei.CalleeName != ej.CalleeName {
+                       return ei.CalleeName < ej.CalleeName
+               }
+               return ei.CallSiteOffset < ej.CallSiteOffset
+       })
+
+       edgeMap = NamedEdgeMap{
+               Weight:   weight,
+               ByWeight: byWeight,
+       }
+
+       return edgeMap, totalWeight, nil
 }
 
 // initializeIRGraph builds the IRGraph by visiting all the ir.Func in decl list
 // of a package.
-func (p *Profile) initializeIRGraph() {
+func createIRGraph(namedEdgeMap NamedEdgeMap) *IRGraph {
+       g := &IRGraph{
+               IRNodes: make(map[string]*IRNode),
+       }
+
        // Bottomup walk over the function to create IRGraph.
        ir.VisitFuncsBottomUp(typecheck.Target.Funcs, func(list []*ir.Func, recursive bool) {
                for _, fn := range list {
-                       p.VisitIR(fn)
+                       visitIR(fn, namedEdgeMap, g)
                }
        })
 
@@ -271,24 +277,20 @@ func (p *Profile) initializeIRGraph() {
        // that IRNodes is fully populated (see the dummy node TODO in
        // addIndirectEdges).
        //
-       // TODO(prattmic): VisitIR above populates the graph via direct calls
+       // TODO(prattmic): visitIR above populates the graph via direct calls
        // discovered via the IR. addIndirectEdges populates the graph via
        // calls discovered via the profile. This combination of opposite
        // approaches is a bit awkward, particularly because direct calls are
        // discoverable via the profile as well. Unify these into a single
        // approach.
-       p.addIndirectEdges()
-}
+       addIndirectEdges(g, namedEdgeMap)
 
-// VisitIR traverses the body of each ir.Func and use NodeMap to determine if
-// we need to add an edge from ir.Func and any node in the ir.Func body.
-func (p *Profile) VisitIR(fn *ir.Func) {
-       g := p.WeightedCG
-
-       if g.IRNodes == nil {
-               g.IRNodes = make(map[string]*IRNode)
-       }
+       return g
+}
 
+// visitIR traverses the body of each ir.Func adds edges to g from ir.Func to
+// any called function in the body.
+func visitIR(fn *ir.Func, namedEdgeMap NamedEdgeMap, g *IRGraph) {
        name := ir.LinkFuncName(fn)
        node, ok := g.IRNodes[name]
        if !ok {
@@ -299,7 +301,29 @@ func (p *Profile) VisitIR(fn *ir.Func) {
        }
 
        // Recursively walk over the body of the function to create IRGraph edges.
-       p.createIRGraphEdge(fn, node, name)
+       createIRGraphEdge(fn, node, name, namedEdgeMap, g)
+}
+
+// createIRGraphEdge traverses the nodes in the body of ir.Func and adds edges
+// between the callernode which points to the ir.Func and the nodes in the
+// body.
+func createIRGraphEdge(fn *ir.Func, callernode *IRNode, name string, namedEdgeMap NamedEdgeMap, g *IRGraph) {
+       ir.VisitList(fn.Body, func(n ir.Node) {
+               switch n.Op() {
+               case ir.OCALLFUNC:
+                       call := n.(*ir.CallExpr)
+                       // Find the callee function from the call site and add the edge.
+                       callee := DirectCallee(call.Fun)
+                       if callee != nil {
+                               addIREdge(callernode, name, n, callee, namedEdgeMap, g)
+                       }
+               case ir.OCALLMETH:
+                       call := n.(*ir.CallExpr)
+                       // Find the callee method from the call site and add the edge.
+                       callee := ir.MethodExprName(call.Fun).Func
+                       addIREdge(callernode, name, n, callee, namedEdgeMap, g)
+               }
+       })
 }
 
 // NodeLineOffset returns the line offset of n in fn.
@@ -312,9 +336,7 @@ func NodeLineOffset(n ir.Node, fn *ir.Func) int {
 
 // addIREdge adds an edge between caller and new node that points to `callee`
 // based on the profile-graph and NodeMap.
-func (p *Profile) addIREdge(callerNode *IRNode, callerName string, call ir.Node, callee *ir.Func) {
-       g := p.WeightedCG
-
+func addIREdge(callerNode *IRNode, callerName string, call ir.Node, callee *ir.Func, namedEdgeMap NamedEdgeMap, g *IRGraph) {
        calleeName := ir.LinkFuncName(callee)
        calleeNode, ok := g.IRNodes[calleeName]
        if !ok {
@@ -324,40 +346,36 @@ func (p *Profile) addIREdge(callerNode *IRNode, callerName string, call ir.Node,
                g.IRNodes[calleeName] = calleeNode
        }
 
-       nodeinfo := NodeMapKey{
+       namedEdge := NamedCallEdge{
                CallerName:     callerName,
                CalleeName:     calleeName,
                CallSiteOffset: NodeLineOffset(call, callerNode.AST),
        }
 
-       var weight int64
-       if weights, ok := p.NodeMap[nodeinfo]; ok {
-               weight = weights.EWeight
-       }
-
        // Add edge in the IRGraph from caller to callee.
        edge := &IREdge{
                Src:            callerNode,
                Dst:            calleeNode,
-               Weight:         weight,
-               CallSiteOffset: nodeinfo.CallSiteOffset,
+               Weight:         namedEdgeMap.Weight[namedEdge],
+               CallSiteOffset: namedEdge.CallSiteOffset,
        }
 
        if callerNode.OutEdges == nil {
-               callerNode.OutEdges = make(map[NodeMapKey]*IREdge)
+               callerNode.OutEdges = make(map[NamedCallEdge]*IREdge)
        }
-       callerNode.OutEdges[nodeinfo] = edge
+       callerNode.OutEdges[namedEdge] = edge
+}
+
+// LookupFunc looks up a function or method in export data. It is expected to
+// be overridden by package noder, to break a dependency cycle.
+var LookupFunc = func(fullName string) (*ir.Func, error) {
+       base.Fatalf("pgo.LookupMethodFunc not overridden")
+       panic("unreachable")
 }
 
 // addIndirectEdges adds indirect call edges found in the profile to the graph,
 // to be used for devirtualization.
 //
-// targetDeclFuncs is the set of functions in typecheck.Target.Decls. Only
-// edges from these functions will be added.
-//
-// Devirtualization is only applied to typecheck.Target.Decls functions, so there
-// is no need to add edges from other functions.
-//
 // N.B. despite the name, addIndirectEdges will add any edges discovered via
 // the profile. We don't know for sure that they are indirect, but assume they
 // are since direct calls would already be added. (e.g., direct calls that have
@@ -366,9 +384,7 @@ func (p *Profile) addIREdge(callerNode *IRNode, callerName string, call ir.Node,
 // TODO(prattmic): Devirtualization runs before inlining, so we can't devirtualize
 // calls inside inlined call bodies. If we did add that, we'd need edges from
 // inlined bodies as well.
-func (p *Profile) addIndirectEdges() {
-       g := p.WeightedCG
-
+func addIndirectEdges(g *IRGraph, namedEdgeMap NamedEdgeMap) {
        // g.IRNodes is populated with the set of functions in the local
        // package build by VisitIR. We want to filter for local functions
        // below, but we also add unknown callees to IRNodes as we go. So make
@@ -378,7 +394,15 @@ func (p *Profile) addIndirectEdges() {
                localNodes[k] = v
        }
 
-       for key, weights := range p.NodeMap {
+       // N.B. We must consider edges in a stable order because export data
+       // lookup order (LookupMethodFunc, below) can impact the export data of
+       // this package, which must be stable across different invocations for
+       // reproducibility.
+       //
+       // The weight ordering of ByWeight is irrelevant, it just happens to be
+       // an ordered list of edges that is already available.
+       for _, key := range namedEdgeMap.ByWeight {
+               weight := namedEdgeMap.Weight[key]
                // All callers in the local package build were added to IRNodes
                // in VisitIR. If a caller isn't in the local package build we
                // can skip adding edges, since we won't be devirtualizing in
@@ -395,25 +419,55 @@ func (p *Profile) addIndirectEdges() {
 
                calleeNode, ok := g.IRNodes[key.CalleeName]
                if !ok {
-                       // IR is missing for this callee. Most likely this is
-                       // because the callee isn't in the transitive deps of
-                       // this package.
+                       // IR is missing for this callee. VisitIR populates
+                       // IRNodes with all functions discovered via local
+                       // package function declarations and calls. This
+                       // function may still be available from export data of
+                       // a transitive dependency.
                        //
-                       // Record this call anyway. If this is the hottest,
-                       // then we want to skip devirtualization rather than
-                       // devirtualizing to the second most common callee.
+                       // TODO(prattmic): Parameterized types/functions are
+                       // not supported.
                        //
-                       // TODO(prattmic): VisitIR populates IRNodes with all
-                       // of the functions discovered via local package
-                       // function declarations and calls. Thus we could miss
-                       // functions that are available in export data of
-                       // transitive deps, but aren't directly reachable. We
-                       // need to do a lookup directly from package export
-                       // data to get complete coverage.
-                       calleeNode = &IRNode{
-                               LinkerSymbolName: key.CalleeName,
-                               // TODO: weights? We don't need them.
+                       // TODO(prattmic): This eager lookup during graph load
+                       // is simple, but wasteful. We are likely to load many
+                       // functions that we never need. We could delay load
+                       // until we actually need the method in
+                       // devirtualization. Instantiation of generic functions
+                       // will likely need to be done at the devirtualization
+                       // site, if at all.
+                       fn, err := LookupFunc(key.CalleeName)
+                       if err == nil {
+                               if base.Debug.PGODebug >= 3 {
+                                       fmt.Printf("addIndirectEdges: %s found in export data\n", key.CalleeName)
+                               }
+                               calleeNode = &IRNode{AST: fn}
+
+                               // N.B. we could call createIRGraphEdge to add
+                               // direct calls in this newly-imported
+                               // function's body to the graph. Similarly, we
+                               // could add to this function's queue to add
+                               // indirect calls. However, those would be
+                               // useless given the visit order of inlining,
+                               // and the ordering of PGO devirtualization and
+                               // inlining. This function can only be used as
+                               // an inlined body. We will never do PGO
+                               // devirtualization inside an inlined call. Nor
+                               // will we perform inlining inside an inlined
+                               // call.
+                       } else {
+                               // Still not found. Most likely this is because
+                               // the callee isn't in the transitive deps of
+                               // this package.
+                               //
+                               // Record this call anyway. If this is the hottest,
+                               // then we want to skip devirtualization rather than
+                               // devirtualizing to the second most common callee.
+                               if base.Debug.PGODebug >= 3 {
+                                       fmt.Printf("addIndirectEdges: %s not found in export data: %v\n", key.CalleeName, err)
+                               }
+                               calleeNode = &IRNode{LinkerSymbolName: key.CalleeName}
                        }
+
                        // Add dummy node back to IRNodes. We don't need this
                        // directly, but PrintWeightedCallGraphDOT uses these
                        // to print nodes.
@@ -422,39 +476,17 @@ func (p *Profile) addIndirectEdges() {
                edge := &IREdge{
                        Src:            callerNode,
                        Dst:            calleeNode,
-                       Weight:         weights.EWeight,
+                       Weight:         weight,
                        CallSiteOffset: key.CallSiteOffset,
                }
 
                if callerNode.OutEdges == nil {
-                       callerNode.OutEdges = make(map[NodeMapKey]*IREdge)
+                       callerNode.OutEdges = make(map[NamedCallEdge]*IREdge)
                }
                callerNode.OutEdges[key] = edge
        }
 }
 
-// createIRGraphEdge traverses the nodes in the body of ir.Func and adds edges
-// between the callernode which points to the ir.Func and the nodes in the
-// body.
-func (p *Profile) createIRGraphEdge(fn *ir.Func, callernode *IRNode, name string) {
-       ir.VisitList(fn.Body, func(n ir.Node) {
-               switch n.Op() {
-               case ir.OCALLFUNC:
-                       call := n.(*ir.CallExpr)
-                       // Find the callee function from the call site and add the edge.
-                       callee := DirectCallee(call.X)
-                       if callee != nil {
-                               p.addIREdge(callernode, name, n, callee)
-                       }
-               case ir.OCALLMETH:
-                       call := n.(*ir.CallExpr)
-                       // Find the callee method from the call site and add the edge.
-                       callee := ir.MethodExprName(call.X).Func
-                       p.addIREdge(callernode, name, n, callee)
-               }
-       })
-}
-
 // WeightInPercentage converts profile weights to a percentage.
 func WeightInPercentage(value int64, total int64) float64 {
        return (float64(value) / float64(total)) * 100
@@ -521,7 +553,7 @@ func (p *Profile) PrintWeightedCallGraphDOT(edgeThreshold float64) {
                                                style = "dashed"
                                        }
                                        color := "black"
-                                       edgepercent := WeightInPercentage(e.Weight, p.TotalEdgeWeight)
+                                       edgepercent := WeightInPercentage(e.Weight, p.TotalWeight)
                                        if edgepercent > edgeThreshold {
                                                color = "red"
                                        }