Ускорение оптимизации программ во время связывания

В данной статье речь идет о двух методах ускорения процесса сборки программы: распараллеливании межпроцедурной оптимизации и о легковесном методе проведения оптимизаций. Ускорение в первом случае достигается за счет горизонтального масштабирования системы оптимизации времени связывания. Во втором случае метод представляет собой работу исключительно на аннотациях, что позволяет работать с минимально необходимой информацией вместо кода всей программы целиком. Проблема горизонтальной масштабируемости системы всегда связана с необходимостью разделения большой задачи на несколько подзадач, которые могут быть выполнены независимо и параллельно. Масштабирование оптимизаций времени связывания - непростая задача, так как оптимизирующие преобразования работают последовательно на всем промежуточном представлении программы, и результат их работы зависит от предыдущих преобразований. Для оптимизации на этапе связывания необходимо разделить промежуточное представление компилируемой программы на участки, минимизируя зависимости между ними, и оптимизировать эти участки отдельно. Для анализа программы используется граф вызовов. Таким образом, задача сводится к тому, чтобы разделить граф вызовов на несколько слабо связанных друг между другом компонент. Данная задача относится к одной из сложных комбинаторных проблем, и нахождение оптимального решения - NP-полная задача. Тем не менее, качество работы алгоритма зависит от свойств графа, поэтому целесообразно исследовать свойства графа вызовов в контексте оптимизаций времени связывания и подобрать к нему приемлемый алгоритм, проверив работу на реальных программах. Основная задача данного исследования - найти легковесный и эффективный метод разбиения структуры программы таким образом, чтобы как можно меньше ухудшить производительность собираемых программ при независимой оптимизации участков кода. В статье представлен новый метод разбиения графа вызовов программ, проведено его сравнение с некоторыми другими существующими методами для графов вызовов тестовых программ. Также описана реализация предложенного метода в системе LLVM, представлены результаты сравнения производительности программ, собранных в один поток и в несколько потоков. Запуск на 4-х потоках показал ускорение процесса сборки в среднем на 31%, тогда как производительность по сравнению с собранными в один поток программами упала в среднем на 3%. Для легковесного метода оптимизаций описана реализация преобразования удаления мертвого кода. Также приведены результаты тестирования в совокупности с ленивой загрузкой кода.