波戈

Pogo aka PGO aka Profile-Guided优化

我的名字叫Lawrence Joel，是一位软件开发工程师，在测试C/C++后端编译器组工作。 今天的主题我想博客的一个相当酷的编译器优化，称为配置文件导向优化（PGO或PGO，因为我们在C/C++团队想调用它）。 该工具可用于微软Visual C/C++ 2005和UP。 在这个博客中，我将介绍什么是PGO，它将如何改进您的应用程序以及如何使用它。

什么是PGO？

PGO是一种优化方法，其中编译器使用概要信息为程序做出更好的优化决策。 评测是收集程序在运行时如何使用的信息的过程。 简而言之，PGO是基于用户场景的优化，而静态优化依赖于源文件结构。

PGO采用三阶段方法。 第一阶段可以称为仪器阶段（见图1）。 在仪器阶段， 链接器获取cil文件（这些文件由前端编译器生成，带有/GL标志，例如。 Cl.exe foo.cpp/GL文件 ）并将模块传递给C/C++后端编译器。 后端编译器将在需要时插入探测指令。 将使用可执行文件创建.pgd文件；这是一个将在以后阶段使用的数据库文件。 请注意，可执行文件由于探测而膨胀。

图1：仪器阶段

第二阶段可以称为训练阶段。 这是在不同场景下运行可执行文件的地方。 探测器将记录运行时信息并将数据保存到.pgc文件中。 每次跑步后 应用程序名称 ! # .pgc文件将被创建（其中appname是正在运行的应用程序的名称，#是1+ 应用程序名称 ! # .pgc文件）。 例如，在图2中，对于可执行文件的每个场景运行，方法调用信息被收集并记录在.pgc文件中。 注意：为了有效地使用PGO，您应该确保您的场景对您的应用程序有良好的覆盖。

图2：培训阶段

第三阶段可以称为PG优化阶段（见图3）。 使用这个阶段，将.pGC文件合并到.pgd文件，该文件将被C/C++后端编译器使用，以对代码做出更好的优化决策，从而使执行更有效。

图3:PG优化阶段

Pogo有什么优势？

Pogo优化程序中最常接触的区域。 编译器对应用程序的公共输入和控制流有更好的了解。 以下是PGO提供的部分优化列表：

· 内联–通过用每次执行的调用数来衡量方法调用，编译器可以做出更好的内联决策。

· 虚拟调用推测——如果一个特定的派生类型经常被传递到一个方法中，那么它的重写方法可以内联。  这有助于限制对vtable的调用数量。

· 基本块重新排序–此优化会找到执行次数最多的路径，并将这些路径的基本块在空间上放得更近。 这有助于通过优化指令缓存使用率和分支预测实现局部性。 此外，在训练阶段没有使用的代码也会移到最下面的部分。 与下面描述的“函数布局”结合使用可以显著减少大型应用程序的工作集（一个时间间隔内使用的页面数）。

· 大小/速度优化-通过配置文件信息，编译器可以找出函数使用的频率。 利用这些信息，编译器可以优化使用频率较高的函数的速度，并优化使用频率较低的函数的大小。

· 功能布局–如果功能主要基于概要场景一起使用，则将其放置在相同的部分中。

· 条件分支优化–if/else块就是一个例子。 如果条件经常是false而不是true，那么最好在If块之前有else块。

如何使用PGO？

以下是PGO标准用法的步骤；

1. 编译要用flag/GL分析的源代码文件。

2. 用/LTCG:PGINSTRUMENT（或/LTCG:PGI）链接所有文件 . 这将用可执行文件创建一个.PGD文件。注意，当您与/LTCG:PGI链接时，一些优化可能会被覆盖，以便为插装让路。 如果您指定/Ob、/Os或/Ot，这样的优化是有效的。

3. 通过在不同的场景中运行应用程序来培训应用程序 .

4. 用/LTCG:PGOPTIMIZE重新链接文件 （或/LTCG:PGO）生成应用程序的优化映像。

您可能会发现自己在.PGD文件创建后更新了源文件。 如果要用/LTCG:PGO重新链接对象文件，那么配置文件信息将被忽略。 如果您对源文件做了一些小的更改，那么在创建新的.PGD文件和.pgc文件时重复此过程的成本会太高。 要解决此问题，可以改为使用/LTCG:PGUPDATE（或/LTCG:PGU）重新链接文件。 此标志将允许链接使用原始的.PGD文件编译新的源代码。

PGO的另一个有用部分是管理.pgc文件的能力。 visualstudios提供了一个名为Pgomgr的工具，它允许您在经过培训的场景上设置优先级。例如，一家ATM软件公司注意到，在其软件上执行的最常见的交易是取款和存款。 最好将这种事务设置为比在其软件上进行的其他事务更高的优先级。 这可以通过运行以下命令来完成： pgomgr公司/merge:2 应用程序名！1.pgc应用程序名.pgd ，这将给出appname！1.pgc重量为2。 .pgc文件的默认权重为1。 当文件重新链接到/ltcg:pgo or /ltcg:pgu then 应用程序名！1.pgc将比其他.pgc方案具有更高的优先级。

如果您只想在执行或时间间隔内收集概要信息，那么有几种方法可以实现。 有一个名为Pgosweep的工具可以中断正在运行的程序，并将当前配置文件信息存储到新的.pgc文件中，并从运行时数据结构中清除信息。 例如，如果您有一个未结束的应用程序，并且希望区分其白天行为和夜间行为，则可以执行以下操作： pgosweep app.exe白天.pgc . 您可以使用的另一种方法是名为PgoAutoSweep的helper方法。 PgoAutoSweep将有助于在执行中对概要文件信息进行分区。 下面的例子取自Visual C++ 2008中的MSDN的演练，“演练：使用概要引导优化”（当前链接： http://msdn.microsoft.com/en-us/library/xct6db7f.aspx ). 下面的示例将创建两个.PGC文件。 第一个包含在count等于3之前描述运行时行为的数据，第二个包含在此点之后直到应用程序终止为止收集的数据。

注意：为了构建这个示例，我必须编写 cl应用程序cpp/GL “%%VSPATH%%VClibpgobootrun.lib” ，其中%%VSPATH%%是指向最新Microsoft Visual Studio程序目录的路径。

有关PGO的更多信息，请阅读MSDN的非托管C++文章中的Kang Su优秀文章，标题为“微软Visual C++ 2005的概要引导优化”。  当前链接： http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa289170.aspx . 有关PGO使用的信息，您可以查看MSDN的C/C++构建工具部分“配置文件引导优化”页。当前链接： http://msdn.microsoft.com/en-us/library/e7k32f4k.aspx .