S0ER.Code

TurboFan: анализ оптимизаций в V8 с помощью ассемблера (часть 1)

Чем глубже мы узнаем языки программирования, тем больше начинаем любить и ценить ассемблер. Сегодня покажу, как знание ассемблера помогает в изучении возможностей движка V8.

V8 — это движок для работы с языком JavaScript, он используется в NodeJS и браузере Chrome. Одна из особенностей этого движка — представление «горячего» кода в виде оптимизированных машинных инструкций. Для этого в движок интегрирован оптимизирующий JIT-компилятор TurboFan.

Основные задачи, которые решает TurboFan:

💡 Анализ и оптимизация «горячих» функций (которые вызываются часто);
💡 Специализация кода под конкретные типы данных;
💡 Удаление избыточных операций;
💡 Векторизация вычислений;
💡 Инлайнинг функций.

Для работы с машинным кодом традиционно используется ассемблер, поэтому давайте разберем небольшой пример, который позволит лучше понять, как работает TurboFan. В этой статье будет общее описание блоков кода, а в будущих статьях разберем детали каждого из них.

Основные моменты, которые нужны для старта:

1️⃣ Мы будем использовать nodejs для получения машинного кода функции, для этого нужно запомнить следующий шаблон команды:

node --print-opt-code --code-comments -allow-natives-syntax your_script.js

2️⃣Мы будем использовать специальную инструкцию %OptimizeFunctionOnNextCall, без нее ничего не получится.

Давайте сделаем простой скрипт:

// sum.js
function sum(a, b) {
return a + b;
}

// Прогреваем функцию (вызываем много раз, чтобы V8 её оптимизировал)
for (let i = 0; i < 10000; i++) {
sum(i, i + 1); // используем целые числа, чтобы TurboFan сделал оптимизацию именно под них
}

// Явно просим V8 оптимизировать функцию (требует --allow-natives-syntax) иначе в выводе не будет описане функции
%OptimizeFunctionOnNextCall(sum);
// Вызываем ещё раз (теперь с оптимизацией)
sum(1, 2);

Теперь запустим скрипт node --print-opt-code --code-comments -allow-natives-syntax sum.js, если мы сделали всё правильно, то получим огромный вывод на экран, из которого интересна вот эта часть:

--- Raw source ---
(a, b) {
return a + b;
}

--- Optimized code ---
optimization_id = 1
source_position = 22
kind = TURBOFAN
name = sum
stack_slots = 6
compiler = turbofan
address = 0x2edae09247a1

Instructions (size = 184)

; загрузка hidden класса объекта (проверка структуры)
0x1097064c0     0  488b59f8             REX.W movq rbx, [rcx-0x8]

; проверка контекста
0x1097064c4     4  f6433501             testb [rbx+0x35],0x1
0x1097064c8     8  0f85f2e03dfb         jnz 0x104ae45c0  (CompileLazyDeoptimizedCode)    ;; деоптимизация

; пролог
0x1097064ce     e  55                   push rbp
0x1097064cf     f  4889e5               REX.W movq rbp, rsp
0x1097064d2    12  56                   push rsi
0x1097064d3    13  57                   push rdi
0x1097064d4    14  50                   push rax

; выравнивание стека и проверка лимитов
0x1097064d5    15  4883ec08             REX.W subq rsp,0x8
0x1097064d9    19  488975e0             REX.W movq [rbp-0x20],rsi
0x1097064dd    1d  493b65a0             REX.W cmpq rsp, [r13-0x60] (external value (StackGuard::address_of_jslimit()))
0x1097064e1    21  0f8653000000         jna 0x10970653a  <+0x7a> ; если стек переполнен, переходим

;  ====== Основная функция ======

; Загрузка аргумента "a"
0x1097064e7    27  488b5518             REX.W movq rdx, [rbp+0x18]
0x1097064eb    2b  f6c201               testb rdx,0x1
0x1097064ee    2e  0f8572000000         jnz 0x109706566  <+0xa6>

; Загрузка аргумента "b"
0x1097064f4    34  488b4d20             REX.W movq rcx, [rbp+0x20]
0x1097064f8    38  48c1f920             REX.W sarq rcx, 32 ; сразу распаковка SMI для "b"

; Подготовка аргументов к сложению
0x1097064fc    3c  488bfa               REX.W movq rdi,rdx
0x1097064ff    3f  48c1ff20             REX.W sarq rdi, 32 ; распаковка для "a"

Please open Telegram to view this post

VIEW IN TELEGRAM

👍1🤡1

www.tgoop.com/soer_code/10

8.17K viewsedited  Apr 28 at 05:14

TurboFan: анализ оптимизаций в V8 с помощью ассемблера (часть 1)

Чем глубже мы узнаем языки программирования, тем больше начинаем любить и ценить ассемблер. Сегодня покажу, как знание ассемблера помогает в изучении возможностей движка V8.

V8 — это движок для работы с языком JavaScript, он используется в NodeJS и браузере Chrome. Одна из особенностей этого движка — представление «горячего» кода в виде оптимизированных машинных инструкций. Для этого в движок интегрирован оптимизирующий JIT-компилятор TurboFan.

Основные задачи, которые решает TurboFan:

💡 Анализ и оптимизация «горячих» функций (которые вызываются часто);
💡 Специализация кода под конкретные типы данных;
💡 Удаление избыточных операций;
💡 Векторизация вычислений;
💡 Инлайнинг функций.

Для работы с машинным кодом традиционно используется ассемблер, поэтому давайте разберем небольшой пример, который позволит лучше понять, как работает TurboFan. В этой статье будет общее описание блоков кода, а в будущих статьях разберем детали каждого из них.

Основные моменты, которые нужны для старта:

1️⃣ Мы будем использовать nodejs для получения машинного кода функции, для этого нужно запомнить следующий шаблон команды:

node --print-opt-code --code-comments -allow-natives-syntax your_script.js

// sum.js
function sum(a, b) {
return a + b;
}

// Прогреваем функцию (вызываем много раз, чтобы V8 её оптимизировал)
for (let i = 0; i < 10000; i++) {
sum(i, i + 1); // используем целые числа, чтобы TurboFan сделал оптимизацию именно под них
}

// Явно просим V8 оптимизировать функцию (требует --allow-natives-syntax) иначе в выводе не будет описане функции
%OptimizeFunctionOnNextCall(sum);
// Вызываем ещё раз (теперь с оптимизацией)
sum(1, 2);

--- Raw source ---
(a, b) {
return a + b;
}

--- Optimized code ---
optimization_id = 1
source_position = 22
kind = TURBOFAN
name = sum
stack_slots = 6
compiler = turbofan
address = 0x2edae09247a1

Instructions (size = 184)

; загрузка hidden класса объекта (проверка структуры)
0x1097064c0     0  488b59f8             REX.W movq rbx, [rcx-0x8]

; проверка контекста
0x1097064c4     4  f6433501             testb [rbx+0x35],0x1
0x1097064c8     8  0f85f2e03dfb         jnz 0x104ae45c0  (CompileLazyDeoptimizedCode)    ;; деоптимизация

; пролог
0x1097064ce     e  55                   push rbp
0x1097064cf     f  4889e5               REX.W movq rbp, rsp
0x1097064d2    12  56                   push rsi
0x1097064d3    13  57                   push rdi
0x1097064d4    14  50                   push rax

; выравнивание стека и проверка лимитов
0x1097064d5    15  4883ec08             REX.W subq rsp,0x8
0x1097064d9    19  488975e0             REX.W movq [rbp-0x20],rsi
0x1097064dd    1d  493b65a0             REX.W cmpq rsp, [r13-0x60] (external value (StackGuard::address_of_jslimit()))
0x1097064e1    21  0f8653000000         jna 0x10970653a  <+0x7a> ; если стек переполнен, переходим

;  ====== Основная функция ======

; Загрузка аргумента "a"
0x1097064e7    27  488b5518             REX.W movq rdx, [rbp+0x18]
0x1097064eb    2b  f6c201               testb rdx,0x1
0x1097064ee    2e  0f8572000000         jnz 0x109706566  <+0xa6>

; Загрузка аргумента "b"
0x1097064f4    34  488b4d20             REX.W movq rcx, [rbp+0x20]
0x1097064f8    38  48c1f920             REX.W sarq rcx, 32 ; сразу распаковка SMI для "b"

; Подготовка аргументов к сложению
0x1097064fc    3c  488bfa               REX.W movq rdi,rdx
0x1097064ff    3f  48c1ff20             REX.W sarq rdi, 32 ; распаковка для "a"