chromium中的性能优化工具syzyProf

函数性能分析工具SyzyProf

我先开始介绍SyzyProf。这个工具可以捕获每个线程调用每个函数执行的时间,然后把结果生成一个KCacheGrind能够识别的数据格式文件,然后通过KCacheGrind的展示结果。你就可以知道函数哪个函数执行了次数最多,消耗的时间最多,哪个线程在读写文件,哪个线程在创建窗口界面,而且KCacheGrind以图形的方式显示出函数调用链等信息,非常直观。如图这是我生成CEF自带demo程序的函数调用信息。

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其实能够函数性能分析工具已经够多了,比如xperf,AQTime,还有visual studio自带的性能分析功能。但是这些工具都是重量级的,有的需要调试的模式运行目标程序,导致对目标程序运行效率有很大的影响。

相比而言SyzyProf是轻量级的函数性能分析工具,配置简单,对目标程序单运行效率影响小。说起来这么先进,其实SyzyProf的工作原理很简单,就是给编译器加上/profile的开关,然后编译出的pe文件有一些额外的空间,SyzyProf在这些额外的空间里插入指令,修改编译后的pe文件,hook住每个函数的调用,然后记录下函数的执行信息。/profile是vs编译器为性能优化预留的操作空间,vs本身性能优化也用到了这个接口。

不可思议的山寨机(syzygy)

如果chromium的性能优化仅限于SyzyProf那就太普通了,它还有一个杀手锏——syzygy。syzygy利用SyzyProf生成的函数性能分析数据,重新优化函数在pe二进制文件中的分布位置,比如调用的早的函数放到pe文件的前头,函数之间调用频繁紧密的函数放到一起,减少程序运行时的缺页中断错误,从而减少程序的冷启动时间和内存占用。因为syzygy这个词的发音太拗口,我一般称它为山寨机。

听起来有些不可思议,但确实是这样的,这也是为什么chromium浏览器启动的这么快的原因。chromium自己宣称syzygy能够减少了80%的冷启动时间,还有40%的内存占用。

事实上我们用visual studio的编译器生成的pe文件函数的分布相对它在执行时的顺序而言几乎是随机的,这就导致了程序在执行的时候有一些非必要的缺页中断,导致冷启动时间增加。还有不同分页中代码和数据性能很差的访问,导致内存工作集变大。这些正是syzygy优化的地方。

微软自己早就对windows系统某些模块才用了同样的技术对pe文件的函数重分布,比如 ntoskrnl.exe,根本不是编译器默认生成的样子。微软很早就开始了这方面的研究,Binary Technologies ProjectsBinary Transformation Infrastructure。这种性能优化的思路并非chromium首创,但发挥的淋漓尽致的确是chromium。

syzygy做优化的需要改变pe文件,这将导致pe文件跟原来的pdb文件对应不上,不能再使用pdb文件来调试了,为此syzygy改变pe文件的同时也会修改对应的pdb文件。

总结syzygy所用到的技术:

  • 使用编译器提供的/profile接口,在生成的pe文件中插入指令hook住函数。
  • 通过ETW(Event Tracing for Windows)机制获得目标程序的函数性能数据。
  • 根据函数性能数据生成了重排布策略,调用编译器接口去重排布pe文件,调用的DIA(Debug Interface Access)接口去修改pdb文件。

看起来也并不复杂,但是背后分解pe文件,还有编译器生成某些符号不能重排布,底下有很多有脏话累活,这都要试错躺雷才能明白。

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