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利用 PGO 提升 .NET 程序性能

更新時(shí)間：2025-01-10 14:28:06

.NET 6開始引入了PGO（Profile Guided Optimization），這是一種通過(guò)收集運(yùn)行時(shí)信息來(lái)指導(dǎo)JIT如何優(yōu)化代碼的技術(shù)。相比之前沒(méi)有PGO的情況，現(xiàn)在可以完成更多以前難以完成的優(yōu)化。

為了測(cè)試.NET 6中的PGO，我們使用了nightly build版本6.0.100-rc.1.21377.6。

.NET 6提供了靜態(tài)PGO和動(dòng)態(tài)PGO。靜態(tài)PGO通過(guò)工具收集profile數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用到下一次編譯中，指導(dǎo)編譯器進(jìn)行代碼優(yōu)化；動(dòng)態(tài)PGO則直接在運(yùn)行時(shí)收集profile數(shù)據(jù)并進(jìn)行優(yōu)化。此外，從.NET 5開始引入了OSR（On Stack Replacement），可以在運(yùn)行時(shí)替換正在運(yùn)行的函數(shù)，允許將低優(yōu)化代碼遷移到高優(yōu)化代碼。

.NET從Core 3.1開始引入了分層編譯，程序啟動(dòng)時(shí)JIT首先快速生成低優(yōu)化的tier 0代碼，隨著程序運(yùn)行，對(duì)多次調(diào)用的方法進(jìn)行再次JIT產(chǎn)生高優(yōu)化的tier 1代碼。然而，這樣做對(duì)于程序的性能幾乎沒(méi)有提升，只是改善了延時(shí)。因此，在開發(fā)客戶端類程序時(shí)通常關(guān)閉分層編譯，而在開發(fā)服務(wù)器程序時(shí)開啟分層編譯。.NET 6引入PGO后，分層編譯的機(jī)制變得非常重要。

由于tier 0的代碼是低優(yōu)化代碼，因此更能夠收集到完整的運(yùn)行時(shí)profile數(shù)據(jù)，指導(dǎo)JIT做更全面的優(yōu)化。例如，在tier 1代碼中，某方法B被某方法A內(nèi)聯(lián)，運(yùn)行期間多次調(diào)用方法A后收集到的profile將只包含A的信息，而沒(méi)有B的信息；又例如在tier 1代碼中，某循環(huán)被JIT做了loop cloning，那此時(shí)收集到的profile則是不準(zhǔn)確的。

為了發(fā)揮PGO的最大效果，我們需要開啟分層編譯，并給循環(huán)啟用Quick Jit在一開始生成低優(yōu)化代碼。

下面通過(guò)一個(gè)測(cè)試代碼的例子來(lái)說(shuō)明如何使用.NET 6的PGO。

測(cè)試環(huán)境：不使用PGO，關(guān)閉分層編譯，使用動(dòng)態(tài)PGO，使用靜態(tài)PGO + AOT編譯。

測(cè)試結(jié)果顯示，啟用PGO后，性能得到了顯著提升，性能提升幅度達(dá)到了322%。

總結(jié)：有了PGO之后，之前的很多性能經(jīng)驗(yàn)就不再有效。借助PGO，我們可以預(yù)見大幅度的執(zhí)行效率提升。在后續(xù)版本中，.NET將會(huì)帶來(lái)更多基于PGO的優(yōu)化。

標(biāo)簽：利用 pgo 提升 net 程序性能