MySQLに対応した評価ツールDBT-1を利用したコンパイラ変更影響評価に関する考察 || OSS iPedia

MySQLに対応した評価ツールDBT-1を利用したコンパイラ変更影響評価に関する考察

ミラクル・リナックス株式会社

概要

クアッドコア(quad core)Intel Xeonプロセッサ搭載マシン(x86_64)上でのDBT-1性能評価をコンパイラ(Intelコンパイラiccとgcc)を変化させて行なった。

詳細

Intelコンパイラ(icc)とgccの評価データを比較検討する。各種最適化(PGO、IPO)をほどこした場合と最適化をほどこさなかった場合(no-prefetch)をそれぞれgcc3.4でコンパイルした結果と比較した。PGOおよびIPOという最適化をほどこした場合において明確な性能上の差位は確認できなかった。最適化をほどこさない場合は若干gccより性能が高い結果となった。

最適化なし

まず、iccで最適化をしない場合の評価データは下記のようになる。データのプリフェッチを行なわない(no-prefetch)は、EU=2200あたりがピークでそれ以降はBT値500前後となる。データプリフェッチのオプションはデフォルトで有効になっている。若干iccの方が性能が高い結果となっている。

図1-a 接続数による性能推移(no-prefetch)

リソース利用率を見ると、EC=2200でidleが50数%まで減り、userが40数%に達っしている。それ以上は性能向上はみられない。

図1-b 接続数によるリソース利用率(no-prefetch)

oprofileのデータで比較検討する。

==> oprofile061222-eu=1400-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.78 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
28320721 16.9339  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
14023560  8.3851  mysqld                   btr_search_guess_on_hash
12593913  7.5303  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_unlock
9468136   5.6613  mysqld                   rec_init_offsets
7986957   4.7757  mysqld                   rec_get_offsets_func
6083214   3.6374  mysqld                   row_search_for_mysql
5888034   3.5206  mysqld                   buf_page_get_known_nowait
4793144   2.8660  mysqld                   btr_cur_search_to_nth_level
4035576   2.4130  mysqld                   mutex_spin_wait
2859989   1.7101  mysqld                   buf_page_optimistic_get_func

EU=1400

==> oprofile061223-eu=1800-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.74 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
43574415 18.2120  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
18937118  7.9148  mysqld                   btr_search_guess_on_hash
18869678  7.8866  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_unlock
11670916  4.8779  mysqld                   rec_init_offsets
11019411  4.6056  mysqld                   rec_get_offsets_func
8384679   3.5044  mysqld                   mutex_spin_wait
8353264   3.4913  mysqld                   row_search_for_mysql
8254030   3.4498  mysqld                   buf_page_get_known_nowait
7449230   3.1134  mysqld                   btr_cur_search_to_nth_level
4153483   1.7360  mysqld                   buf_page_optimistic_get_func

EU=1800

それぞれoprofileのトップ10のデータである。登場するルーチンの顔ぶれに変わりはないが、mutex_spin_waitの順位がEU1400の時の9位(2.41%)からEU1800で6位(3.50%)に上っている。EUが増えるとロック競合が発生しmutex_spin_waitが増加するという事は既知である。

データプリフェッチをしない場合のEU数で差位がほとんど見られないのは、コンパイラのオプションではアルゴリズムを変更するわけでないので登場するルーチンにそれほど変化がみられない。一方で、MySQLのバージョンを変更した場合、大きく変化する事があるのは、アルゴリズムを変更するので、それに従ってトップ10の顔ぶれが変る事がある。

最適化PGO

iccのPGO (Profile Guided Optimization)による評価結果は下記のとおりである。PGOは、最適化するために、プロファイリングデータを収集(プロファイリングフェーズ)し、そのデータを利用して最適化をおこなう。従って、あるベンチマークに特化した最適化、今回の場合はDBT-1、が可能となる。

図2 接続数による性能推移(PGO)

また、oprofileのデータを確認してみると最適化しない場合と全くことなる様相をていしているのが確認できる。

==> cpu=8-mysql=5.0.32-icc64=9.1pgo/oprofile061208-eu=1400-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.72 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
40800422  8.2044  mysqld                   pgopti_itarg_hash
39016959  7.8457  mysqld                   Item_func_like::turboBM_matches(char const*, int) const
21910883  4.4060  mysqld                   _PGOPTI_Prof_Begin
17755209  3.5703  mysqld                   evaluate_join_record(JOIN*, st_join_table*, int, char*)
17709407  3.5611  mysqld                   _PGOPTI_Prof_Icall
16397162  3.2972  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
13857728  2.7866  mysqld                   pgopti_Check_Prof_Dump_Interval
11918566  2.3966  mysqld                   row_search_for_mysql
11475887  2.3076  mysqld                   Item_cond_and::val_int()
10885024  2.1888  mysqld                   Item::val_bool()

==> cpu=8-mysql=5.0.32-icc64=9.1pgo/oprofile061208-eu=1800-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.72 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
37734543  8.2042  mysqld                   pgopti_itarg_hash
36261133  7.8839  mysqld                   Item_func_like::turboBM_matches(char const*, int) const
20218522  4.3959  mysqld                   _PGOPTI_Prof_Begin
16417769  3.5696  mysqld                   evaluate_join_record(JOIN*, st_join_table*, int, char*)
16403213  3.5664  mysqld                   _PGOPTI_Prof_Icall
15144052  3.2926  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
12876973  2.7997  mysqld                   pgopti_Check_Prof_Dump_Interval
11081738  2.4094  mysqld                   row_search_for_mysql
10579062  2.3001  mysqld                   Item_cond_and::val_int()
10084200  2.1925  mysqld                   Item::val_bool()

先の最適化をほどこしていないデータと比較してみると興味深い。 pgo関連のルーチンがみうけられる一方、evaluate_join_record()というルーチンが登場している。これはコンパイラがかなり大胆にルーチンを再配置している様子がうかがえる。またトップであったpthread_mutex_trylockが6位に後退しpgo関連のものが上位を占めるようになっている。

gccのデータと比較してみるとmemcpyなどもトップ10から消えているのが確認できる。

しかしながら性能面において明確な差位をgccとの間では確認できなかった。

最適化IPO

IPO(InterProcedural Optimization)は、ルーチンをインライン展開などする最適化である。サイズが小さいルーチンをループの中で呼んでいる時など性能向上する事が知られている。(一般にルーチンの呼び出しコストは高い)

リンク時に関数のインライン展開、再配置、デッドコードの削除、定数伝播ないし置換などを行なう。

図3 接続数による性能推移(IPO)

下記にoprofileのデータを示す。gccとの差位を見てみるとlibcのmemcpyがトップ10から消えているのが確認できる。これは、intelのライブラリ関数ないしはインライン展開されたためと思われる。

==> cpu=8-mysql=5.0.32-icc64=9.1ip/oprofle061209-eu=1400-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.72 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
31464938 14.1045  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
13656530  6.1217  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_unlock
10200691  4.5726  mysqld                   rec_init_offsets
6101247   2.7350  mysqld                   row_search_for_mysql
4904115   2.1983  mysqld                   btr_cur_search_to_nth_level
4857397   2.1774  mysqld                   mach_read_from_1
4455181   1.9971  mysqld                   cmp_dtuple_rec_with_match
3972626   1.7808  mysqld                   ha_chain_get_first
3076984   1.3793  mysqld                   mutex_enter_func
2985428   1.3383  mysqld                   mutex_enter_func

==> cpu=8-mysql=5.0.32-icc64=9.1ip/oprofle061209-eu=1800-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.72 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
44480007 14.7258  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
19022248  6.2976  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_unlock
11836788  3.9188  mysqld                   rec_init_offsets
8036572   2.6606  mysqld                   row_search_for_mysql
6821658   2.2584  mysqld                   btr_cur_search_to_nth_level
6176039   2.0447  mysqld                   mach_read_from_1
5369861   1.7778  mysqld                   cmp_dtuple_rec_with_match
4585689   1.5182  mysqld                   ha_chain_get_first
4327366   1.4326  mysqld                   mutex_enter_func
4184896   1.3855  mysqld                   mutex_spin_wait

残念ながらgccとの性能上の明確な差位は認められなかった。

gcc

最後に参考のためにgccのデータも添付しておく。

図4 接続数による性能推移(gcc)

EU=1400とEU1800のそれぞれのoprofileのデータである。

==> cpu=8-mysql=5.0.32-gcc=3.4/oprofile-eu=1400-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.71 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
28854178 16.4590  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
13500030  7.7007  mysqld                   rec_get_offsets_func
13352489  7.6165  mysqld                   btr_search_guess_on_hash
12168772  6.9413  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_unlock
7847846   4.4766  libc-2.3.4.so            memcpy
7395600   4.2186  mysqld                   row_search_for_mysql
5945975   3.3917  mysqld                   buf_page_get_known_nowait
4848255   2.7655  mysqld                   btr_cur_search_to_nth_level
4471749   2.5508  mysqld                   mutex_spin_wait
3537961   2.0181  mysqld                   cmp_dtuple_rec_with_match
EU=1400

==> cpu=8-mysql=5.0.32-gcc=3.4/oprofile-eu=1800-op=default-none/opreport-l.txt <==
CPU: Core Solo / Duo, speed 2666.71 MHz (estimated)
Counted CPU_CLK_UNHALTED events (Unhalted clock cycles) with a unit mask of 0x00 (Unhalted core cycles) count 100000
samples  %        app name                 symbol name
44665546 17.4373  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_trylock
18621318  7.2697  libpthread-2.3.4.so      pthread_mutex_unlock
17800613  6.9493  mysqld                   rec_get_offsets_func
17493712  6.8295  mysqld                   btr_search_guess_on_hash
10610928  4.1425  mysqld                   row_search_for_mysql
9316322   3.6371  mysqld                   mutex_spin_wait
9157287   3.5750  libc-2.3.4.so            memcpy
8499166   3.3181  mysqld                   buf_page_get_known_nowait
7641109   2.9831  mysqld                   btr_cur_search_to_nth_level
4434562   1.7312  mysqld                   cmp_dtuple_rec_with_match
EU=1800

先に記したとおり、memcpyが上位に登場している。

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