Re: [Maria-discuss] Some questions about the Aarch64 CI

On Tue, 26 Nov 2019 10:56:41 +0200 Marko Mäkelä wrote:

Hi Daniel,

On Tue, Nov 26, 2019 at 2:02 AM Daniel Black wrote:

...

On Mon, 25 Nov 2019 11:32:07 +0200 Marko Mäkelä wrote:

...

I also found a claim that POWER8 supports unaligned access,

This is correct (for the normal cacheable memory (i.e. not device IO mapped - so not applicable to mariadb))

...

and I seem to remember that the latest version of the SPARC introduced support for that as well. (IA-32 and AMD64 have always supported unaligned access, except for some SIMD operations.)

Last, I believe that we could get some performance benefits if include/byte_order_generic.h was rewritten in a suitable way. Ideally, include/byte_order_generic_x86_64.h would be replaced with a portable version of both, and compilers could simply perform the optimizations. I have been told that replacing the + in the macros with | could already be a good start. I would welcome patches in this area.

I've never managed to get the time to look at these however a non-aligned version for non-common arches seems a better way to model this.

I pushed my micro-optimization to 10.5: https://github.com/MariaDB/server/commit/25e2a556de2e125784d52a0c7ccda4fa659...

If there really is no compiler flag that would allow any memcpy(), memset(), memcmp()

Well, actually: -fno-builtin-mem{cmp,set,cpy} -mmem{set,cpy}-strategy= (seems x86 only)

of 2,4,8 bytes to be translated into simple (possibly unaligned) multi-byte instructions,

Actually gcc has put an effort into getting the optimum implementation here already. It doesn't look like a thing an end application should be trying to optimise. $ rm -f memset_opt.o && gcc -O1 -fomit-frame-pointer -c memset_opt.c -o memset_opt.o && objdump -d memset_opt.o | grep -A 10 vmem 0000000000000000 <vmemset>: 0: c7 07 00 00 00 00 movl $0x0,(%rdi) 6: c3 retq 0000000000000007 <vmemcmp>: 7: 48 83 ec 18 sub $0x18,%rsp b: 89 7c 24 0c mov %edi,0xc(%rsp) f: ba 04 00 00 00 mov $0x4,%edx 14: 48 8d 74 24 0c lea 0xc(%rsp),%rsi 19: bf 00 00 00 00 mov $0x0,%edi 1e: e8 00 00 00 00 callq 23 23: 48 83 c4 18 add $0x18,%rsp 27: c3 retq 0000000000000028 <vmemstatic>: 28: b8 ff ff ff ff mov $0xffffffff,%eax 2d: c3 retq 000000000000002e <vmemcpy>: 2e: 8b 05 00 00 00 00 mov 0x0(%rip),%eax # 34 34: 89 07 mov %eax,(%rdi) 36: c3 retq [dan@volution junk]$ cat memset_opt.c #include static int comp = 7; char r[30]; void vmemset(char v[30]) { memset(v, 0, 4); } int vmemcmp(int c) { return memcmp(&comp, &c, sizeof(c)); } int vmemstatic() { return memcmp("cat", "dog", 3); } void vmemcpy(int *c) { memcpy(c, r, sizeof(*c)); } Not sure why vmemcmp still has a memcpy call, but by vmemstatic some understanding is there. script to test: https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=43052#c12 Intel(R) Core(TM) i7-6820HQ CPU @ 2.70GHz (laptop) glibc-2.29-22.fc30 gcc (GCC) 9.2.1 20190827 (Red Hat 9.2.1-1) $ sh test_stringop 64 640000000 gcc -march=native memcpy mode:64 size:640000000 libcall rep1 noalg rep4 noalg rep8 noalg loop noalg unrl noalg byte profiled dynamic block size 8192000 0:00.12 0:00.12 0:00.12 0:00.13 0:00.12 0:00.12 0:00.13 0:00.13 0:00.13 0:00.13 0:00.13 0:00.50 0:00.12 0:00.12 best: 0:00.12 libcall block size 819200 0:00.08 0:00.10 0:00.10 0:00.10 0:00.10 0:00.10 0:00.10 0:00.09 0:00.09 0:00.09 0:00.09 0:00.48 0:00.08 0:00.08 best: 0:00.08 libcall block size 81920 0:00.04 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.04 0:00.04 0:00.05 0:00.09 0:00.08 0:00.07 0:00.08 0:00.51 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 20480 0:00.04 0:00.04 0:00.04 0:00.04 0:00.04 0:00.04 0:00.04 0:00.07 0:00.11 0:00.08 0:00.08 0:00.86 0:00.03 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 8192 0:00.03 0:00.03 0:00.04 0:00.04 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.06 0:00.10 0:00.06 0:00.07 0:00.48 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 4096 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.06 0:00.10 0:00.06 0:00.07 0:00.47 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 2048 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.04 0:00.03 0:00.04 0:00.03 0:00.07 0:00.10 0:00.06 0:00.07 0:00.48 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 1024 0:00.04 0:00.04 0:00.04 0:00.05 0:00.04 0:00.05 0:00.04 0:00.08 0:00.11 0:00.07 0:00.07 0:00.49 0:00.03 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 512 0:00.05 0:00.06 0:00.06 0:00.06 0:00.05 0:00.06 0:00.05 0:00.09 0:00.12 0:00.07 0:00.07 0:00.50 0:00.09 0:00.06 best: 0:00.05 libcall block size 256 0:00.07 0:00.08 0:00.08 0:00.09 0:00.08 0:00.09 0:00.08 0:00.10 0:00.12 0:00.09 0:00.09 0:00.52 0:00.10 0:00.09 best: 0:00.07 libcall block size 128 0:00.11 0:00.13 0:00.13 0:00.15 0:00.13 0:00.15 0:00.13 0:00.14 0:00.14 0:00.12 0:00.11 0:00.56 0:00.12 0:00.12 best: 0:00.11 libcall block size 64 0:00.20 0:00.20 0:00.20 0:00.24 0:00.22 0:00.24 0:00.22 0:00.19 0:00.20 0:00.18 0:00.19 0:00.75 0:00.18 0:00.18 best: 0:00.18 unrl block size 48 0:00.25 0:00.28 0:00.28 0:00.31 0:00.31 0:00.31 0:00.29 0:00.23 0:00.22 0:00.22 0:00.23 0:00.66 0:00.22 0:00.22 best: 0:00.22 loopnoalign block size 32 0:00.38 0:00.40 0:00.38 0:00.44 0:00.39 0:00.45 0:00.38 0:00.30 0:00.32 0:00.30 0:00.31 0:00.93 0:00.31 0:00.31 best: 0:00.30 loop block size 24 0:00.51 0:00.57 0:00.56 0:00.63 0:00.58 0:00.64 0:00.56 0:00.42 0:00.40 0:00.36 0:00.37 0:00.78 0:00.37 0:00.36 best: 0:00.36 unrl block size 16 0:00.75 0:00.74 0:00.74 0:00.84 0:00.74 0:00.85 0:00.70 0:00.48 0:00.47 0:00.40 0:00.40 0:00.87 0:00.48 0:00.47 best: 0:00.40 unrl block size 14 0:00.76 0:00.95 0:00.97 0:01.01 0:00.99 0:01.01 0:00.89 0:00.52 0:00.51 0:00.49 0:00.49 0:00.88 0:00.54 0:00.53 best: 0:00.49 unrl block size 12 0:00.93 0:01.10 0:01.10 0:01.14 0:01.05 0:01.19 0:00.98 0:00.64 0:00.61 0:00.56 0:00.57 0:00.79 0:00.64 0:00.59 best: 0:00.56 unrl block size 10 0:01.04 0:01.31 0:01.31 0:01.37 0:01.23 0:01.41 0:01.14 0:00.75 0:00.74 0:00.68 0:00.65 0:00.86 0:00.68 0:00.69 best: 0:00.65 unrlnoalign block size 8 0:01.36 0:01.59 0:01.55 0:01.68 0:01.37 0:01.64 0:01.18 0:00.79 0:00.79 0:00.73 0:00.73 0:00.89 0:00.81 0:00.78 best: 0:00.73 unrl block size 6 0:01.66 0:02.25 0:02.23 0:02.31 0:02.01 0:02.31 0:01.57 0:01.01 0:00.96 0:00.99 0:01.01 0:01.02 0:01.00 0:01.01 best: 0:00.96 loopnoalign block size 4 0:02.68 0:03.24 0:03.47 0:03.21 0:02.65 0:01.38 0:01.36 0:01.41 0:01.34 0:01.38 0:01.35 0:01.47 0:01.26 0:01.32 best: 0:01.34 loopnoalign block size 1 0:05.41 0:17.59 0:17.41 0:01.52 0:01.51 0:01.46 0:01.50 0:01.59 0:01.49 0:01.56 0:01.52 0:02.43 0:02.39 0:02.42 best: 0:01.46 rep8 memset libcall rep1 noalg rep4 noalg rep8 noalg loop noalg unrl noalg byte profiled dynamic block size 8192000 0:00.05 0:00.05 0:00.06 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.11 0:00.09 0:00.09 0:00.11 0:00.47 0:00.05 0:00.05 best: 0:00.05 libcall block size 819200 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.05 0:00.10 0:00.08 0:00.07 0:00.08 0:00.45 0:00.06 0:00.05 best: 0:00.05 libcall block size 81920 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.04 0:00.04 0:00.03 0:00.03 0:00.10 0:00.07 0:00.06 0:00.07 0:00.47 0:00.04 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 20480 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.08 0:00.11 0:00.07 0:00.08 0:00.51 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 8192 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.09 0:00.06 0:00.06 0:00.06 0:00.45 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 4096 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.03 0:00.04 0:00.10 0:00.06 0:00.06 0:00.06 0:00.41 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 2048 0:00.04 0:00.03 0:00.04 0:00.04 0:00.03 0:00.04 0:00.03 0:00.10 0:00.06 0:00.06 0:00.06 0:00.41 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.03 rep1 block size 1024 0:00.05 0:00.04 0:00.05 0:00.05 0:00.04 0:00.05 0:00.04 0:00.10 0:00.07 0:00.07 0:00.07 0:00.41 0:00.05 0:00.05 best: 0:00.04 rep1 block size 512 0:00.07 0:00.06 0:00.06 0:00.07 0:00.06 0:00.07 0:00.06 0:00.11 0:00.07 0:00.08 0:00.07 0:00.42 0:00.07 0:00.07 best: 0:00.06 rep1 block size 256 0:00.11 0:00.08 0:00.08 0:00.10 0:00.08 0:00.10 0:00.08 0:00.12 0:00.09 0:00.09 0:00.09 0:00.44 0:00.10 0:00.11 best: 0:00.08 rep1 block size 128 0:00.15 0:00.13 0:00.13 0:00.15 0:00.13 0:00.15 0:00.12 0:00.15 0:00.12 0:00.13 0:00.13 0:00.50 0:00.14 0:00.14 best: 0:00.12 loopnoalign block size 64 0:00.28 0:00.21 0:00.22 0:00.25 0:00.23 0:00.23 0:00.22 0:00.20 0:00.20 0:00.20 0:00.21 0:00.50 0:00.20 0:00.20 best: 0:00.20 loop block size 48 0:00.31 0:00.27 0:00.27 0:00.30 0:00.30 0:00.29 0:00.28 0:00.24 0:00.23 0:00.24 0:00.25 0:00.59 0:00.24 0:00.24 best: 0:00.23 loopnoalign block size 32 0:00.47 0:00.36 0:00.36 0:00.40 0:00.37 0:00.40 0:00.37 0:00.30 0:00.31 0:00.31 0:00.30 0:00.58 0:00.31 0:00.31 best: 0:00.30 loop block size 24 0:00.62 0:00.55 0:00.55 0:00.59 0:00.56 0:00.55 0:00.52 0:00.35 0:00.35 0:00.35 0:00.36 0:00.66 0:00.35 0:00.34 best: 0:00.35 loop block size 16 0:00.92 0:00.78 0:00.72 0:00.76 0:00.70 0:00.71 0:00.63 0:00.40 0:00.40 0:00.33 0:00.34 0:00.67 0:00.39 0:00.40 best: 0:00.33 unrl block size 14 0:00.98 0:00.94 0:00.95 0:00.95 0:00.91 0:00.90 0:00.85 0:00.43 0:00.43 0:00.39 0:00.39 0:00.68 0:00.43 0:00.43 best: 0:00.39 unrl block size 12 0:01.16 0:01.11 0:01.10 0:01.09 0:01.03 0:01.01 0:00.87 0:00.43 0:00.46 0:00.44 0:00.43 0:00.72 0:00.46 0:00.45 best: 0:00.43 loop block size 10 0:01.39 0:01.33 0:01.33 0:01.29 0:01.21 0:01.17 0:00.99 0:00.49 0:00.51 0:00.50 0:00.55 0:00.84 0:00.58 0:00.57 best: 0:00.49 loop block size 8 0:01.87 0:01.51 0:01.47 0:01.43 0:01.26 0:01.27 0:00.96 0:00.57 0:00.56 0:00.52 0:00.51 0:00.83 0:00.56 0:00.55 best: 0:00.51 unrlnoalign block size 6 0:02.17 0:02.26 0:02.29 0:01.99 0:01.80 0:01.56 0:01.27 0:00.70 0:00.70 0:00.74 0:00.72 0:00.92 0:00.74 0:00.71 best: 0:00.70 loop block size 4 0:03.16 0:03.16 0:03.11 0:02.47 0:02.04 0:01.02 0:00.95 0:00.92 0:00.93 0:00.91 0:00.93 0:01.09 0:00.93 0:01.08 best: 0:00.91 unrl block size 1 0:04.64 0:17.11 0:18.85 0:01.78 0:01.79 0:01.77 0:01.76 0:01.74 0:01.79 0:01.70 0:01.68 0:02.05 0:01.27 0:02.27 best: 0:01.68 unrlnoalign For non-x86 I modified the above script (at attached) to run the memX and compare to it with {-fno-builtin-X} root@ozrom2:~# sh test_stringop 64 640000000 gcc -mcpu=power9 | tee out.txt root@ozrom2:~# gcc --version gcc (Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~18.04.1) 7.4.0 memcpy mode:64 size:640000000 libcall nobuiltin byte profiled block size 8192000 0:00.04 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 819200 0:00.04 0:00.03 0:00.04 best: 0:00.03 nobuiltin block size 81920 0:00.03 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 20480 0:00.03 0:00.03 0:00.04 best: 0:00.03 libcall block size 8192 0:00.03 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.03 libcall block size 4096 0:00.04 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 2048 0:00.05 0:00.05 0:00.05 best: 0:00.05 libcall block size 1024 0:00.07 0:00.07 0:00.06 best: 0:00.07 libcall block size 512 0:00.09 0:00.09 0:00.10 best: 0:00.09 libcall block size 256 0:00.12 0:00.12 0:00.11 best: 0:00.12 libcall block size 128 0:00.19 0:00.20 0:00.19 best: 0:00.19 libcall block size 64 0:00.32 0:00.32 0:00.31 best: 0:00.32 libcall block size 48 0:00.45 0:00.44 0:00.46 best: 0:00.44 nobuiltin block size 32 0:00.58 0:00.59 0:00.58 best: 0:00.58 libcall block size 24 0:00.82 0:00.83 0:00.81 best: 0:00.82 libcall block size 16 0:01.09 0:01.10 0:01.05 best: 0:01.09 libcall block size 14 0:01.36 0:01.36 0:01.32 best: 0:01.36 libcall block size 12 0:01.58 0:01.57 0:01.56 best: 0:01.57 nobuiltin block size 10 0:01.88 0:01.88 0:01.84 best: 0:01.88 libcall block size 8 0:02.14 0:02.14 0:02.03 best: 0:02.14 libcall block size 6 0:03.24 0:03.24 0:03.01 best: 0:03.24 libcall block size 4 0:04.27 0:04.26 0:03.90 best: 0:04.26 nobuiltin block size 1 0:18.42 0:18.45 0:15.29 best: 0:18.42 libcall memset libcall nobuiltin byte profiled block size 8192000 0:00.04 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 819200 0:00.04 0:00.03 0:00.04 best: 0:00.03 nobuiltin block size 81920 0:00.04 0:00.03 0:00.03 best: 0:00.03 nobuiltin block size 20480 0:00.04 0:00.04 0:00.03 best: 0:00.04 libcall block size 8192 0:00.03 0:00.04 0:00.03 best: 0:00.03 libcall block size 4096 0:00.04 0:00.04 0:00.04 best: 0:00.04 libcall block size 2048 0:00.05 0:00.05 0:00.05 best: 0:00.05 libcall block size 1024 0:00.07 0:00.07 0:00.06 best: 0:00.07 libcall block size 512 0:00.09 0:00.09 0:00.10 best: 0:00.09 libcall block size 256 0:00.13 0:00.12 0:00.11 best: 0:00.12 nobuiltin block size 128 0:00.19 0:00.18 0:00.19 best: 0:00.18 nobuiltin block size 64 0:00.31 0:00.32 0:00.31 best: 0:00.31 libcall block size 48 0:00.44 0:00.45 0:00.45 best: 0:00.44 libcall block size 32 0:00.58 0:00.58 0:00.58 best: 0:00.58 libcall block size 24 0:00.82 0:00.82 0:00.81 best: 0:00.82 libcall block size 16 0:01.09 0:01.09 0:01.05 best: 0:01.09 libcall block size 14 0:01.36 0:01.36 0:01.32 best: 0:01.36 libcall block size 12 0:01.57 0:01.58 0:01.55 best: 0:01.57 libcall block size 10 0:01.90 0:01.90 0:01.83 best: 0:01.90 libcall block size 8 0:02.14 0:02.15 0:02.05 best: 0:02.14 libcall block size 6 0:03.20 0:03.20 0:03.03 best: 0:03.20 libcall block size 4 0:04.26 0:04.27 0:03.91 best: 0:04.26 libcall block size 1 0:18.43 0:18.44 0:15.30 best: 0:18.43 libcall So its pretty much better or identical to use memset/cmp in all cases the ones showing up as nobuiltin are pretty much in the noise of measurement.

then we might add further MY_ASSUME_ALIGNED() assertions here and there, to allow gcc and clang to generate better code for POWER and ARM.

If the compiler is smart enough, it might suffice to implement an accessor for buf_block_t or buf_block_t::frame that would MY_ASSUME_ALIGNED(frame, 4096). Then the compiler might correctly infer the alignment of (block->frame + some_compile_time_constant) and enable the optimization. I would be unwilling to pepper such hints all over the code.

Marko