触って理解する Go コンパイラ最適化 go conference mini 2023

Go Conference mini 2023 Winter IN KYOTO での発表資料です。

スライドを見て興味をお持ちいただければ以下で知識の整理をしてみてください！
https://tech.techtouch.jp/entry/go-compiler-study-optimization-undefined-behaviour
https://tech.techtouch.jp/entry/go-compiler-study-inline-escape-analysis
https://tech.techtouch.jp/entry/go-compiler-study-array-object-operation

Transcript

1. 触って理解する
 Go コンパイラ最適化
 市川悠人/izzii @ Techtouch
 Go Conference mini 2023

2. ボツになった京都仕様カラー案
 京都出身の同僚曰く「その気遣いいらんなー」 

3. 自己紹介
 名前：市川悠人/izzii
 所属：テックタッチ株式会社
 経歴：AI エンジニア -> PdM -> SRE
 趣味：登山、ボルダリング
 X: ahneahneahne

4. (宣伝) 作っているプロダクト紹介
 Digital Adoption Platform (DAP) 製品を作っています！

5. (宣伝) 作っているプロダクト紹介
 ※公表許可いただいている企業・団体様より一部抜粋
 SaaS 事業者、大企業、公共と幅広く使われるホリゾンタル SaaS です

6. コンパイラの最適化とは
 コンパイル時により良いパフォーマンスのバイナリを生成する仕組 みと思ってもらえれば。
 
 知ることで Go コンパイラ思いのコードが
 書けるようになる！（はず）
 

7. 紹介する最適化のカテゴリを大別すると
 - シンタックスの暗記が必要なもの
 - ゼロサイズ最適化
 - キャスト最適化
 - 知識があれば推論できるもの
 - ゼロクリア最適化
 - インライン展開
 - エスケープ解析
 - マークスキャン回避

8. 紹介する最適化のカテゴリを大別すると
 - シンタックスの暗記が必要なもの
 - ゼロサイズ最適化
 - キャスト最適化
 - 知識があれば推論できるもの
 - ゼロクリア最適化
 - インライン展開
 - エスケープ解析
 - マークスキャン回避
 暗記ゲーはたったの２つ！
 Go 言語だけでなく
 普遍的に役立つ教養！

9. それぞれ簡単なクイズ形式でやっていきます！
 20分でザクっと記憶に残るように頑張ります！ 
 知識の整理は後で僕のブログ読んでください笑 

10. 問題です。

11. 問題です。

12. 問題です。
 下の main のアロケーションサイズは？
 ※ MiB 以下の
 瑣末なアロケーションは無視

13. (暗記型) ゼロサイズのメモリアロケーション回避
 答えは０！ゼロサイズ型のオブジェクトはアロケーションされません。
 Map を利用する時に利用されることが多いでしょう。

14. ちょっとキモいゼロサイズ型の例です。
 素直に空の struct を使いましょう笑
 (暗記型) ゼロサイズのメモリアロケーション回避

15. 問題です。

16. 問題です。

17. 上下のそれぞれのアロケーションサ イズを予想してください。
 
 ※ 1 MiB か 2 MiB です
 ※ m は無視できる小ささ
 ※ MiB 以下の
 瑣末なアロケーションは無視
 問題です。

18. (暗記型) キャスト最適化 「string(b) が複数箇所に出てくるから １つにまとめよう！」
 
 なんて気遣いは無駄です！笑

19. (暗記型) キャスト最適化 比較のためのキャスト
 byte 走査のためのキャスト
 map キー指定のためのキャスト

20. 暗記ゲーは以上！
 - シンタックスの暗記が必要なもの
 - ゼロサイズ最適化 (DONE)
 - キャスト最適化 (DONE)
 - 知識があれば推論できるもの
 - ゼロクリア最適化
 - インライン展開
 - エスケープ解析
 - マークスキャン回避

21. 問題です。

22. どれか一つだけが速いです。
 どれでしょう？
 
 0 か 1 で配列を埋めているだけですね〜。
 記法が違いますね〜。
 問題です。

23. 他と比較すると1.5~２倍くらい速いです。
 
 memclr という専用の内部関数が呼ばれます。
 Go だけでなく配列埋めは高速化が図られがち。
 
 ちなみに 1.21 で追加された clear 関数も最適化が かかります。
 
 (推論型) ゼロクリア

24. 非ゼロ値は用途が限定的なため提案が却下されています。
 C 言語にはより汎用的な memset があります。
 https://github.com/golang/go/issues/5373
 (推論型) ゼロクリア

25. 問題です。

26. どちらの方が速いでしょう？
 （上は関数呼び出しをしていますね）
 問題です。

27. (推論型) インライン展開
 正解はどっちも同じです。
 ビルドした結果を ghidra でデコンパイルしてみた

28. インライン展開をオフにすることもできます。
 (推論型) インライン展開

29. (注意) 全ての関数がインライン展開されるわけではありません。
 シンプルな関数がインライン展開されやすいです。
 
 (注意) ビルドオプション -l で全てのインライン展開をオフにすると
 めっちゃパフォーマンス下がります。デバッグ用途
 (推論型) インライン展開

30. 問題です。

31. どちらの方が早いでしょう？
 無駄にポインタ使っているな〜
 問題です。

32. (推論型) エスケープ解析
 関数内に閉じるのが明らかな変数はス タックに積まれますが、参照が関数に 閉じない可能性のあるオブジェクトは ヒープにエスケープされて GC が管理 します。
 
 
 ヒープにエスケープ (Alloc)
 スタックに積まれる

33. エスケープ解析については最適化というよりも言語特性の方が近い
 （以下は面白半分発言です。怒らないでね。）
 Go
 変数のライフサイクルを気にせずとも動く。チューンできない
 Rust
 変数のライフサイクルを管理できる。めんどくさい
 C/C++
 変数のライフサイクルを気にせずとも動く（死）。めんどくさい
 (推論型) エスケープ解析

34. 問題です。

35. MyStruct1 の方が良さそうですよね。
 
 GC の観点で MyStruct1 の方がベターな のはなぜでしょうか？
 問題です。

36. (推論型) マークスキャン回避
 Go の GC はライブオブジェクトの分析のため、スキャンを実行します。オブジェ クトの生かす殺すのチェックをするためです。
 
 スキャンはオブジェクトグラフという、他のオブジェクトのポインタを
 たどることで作られるグラフを巡回して行われます。
 
 大きな配列内部にポインタが無ければ、
 その分スキャンする必要がなくなるということです。

37. (注意) 偉そうに発表してますが、自分の Go 力では実際に 2 つの struct で GC のパフォーマンスの違いを見れませんでした😭
 
 GC のコントロールむずいよ...
 (推論型) マークスキャン回避

38. That’s All!!
 - シンタックスの暗記が必要なもの
 - ゼロサイズ最適化 (DONE)
 - キャスト最適化 (DONE)
 - 知識があれば推論できるもの
 - ゼロクリア最適化 (DONE)
 - インライン展開 (DONE)
 - エスケープ解析 (DONE)
 - マークスキャン回避 (DONE)

39. ぜひ僕のブログで知識の整理をしてください！笑
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