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如何把Go調用C的性能提升10倍?

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目前,當Go需要和C/C++代碼集成的時候,大家最先想到的肯定是CGO。畢竟是官方的解決方案,而且簡單。

但是CGO是非常慢的。因為CGO其實一個橋接器,通過自動生成代碼,CGO在保留了C/C++運行時的情況下,搭建了一個橋來溝通C/C++世界和Go的世界。這就意味著,兼容性很好,但是對C的函數的調用,必須先把當前的goroutine掛起,並切換執行棧到當前的線程M的主棧(大小2MB)。如果不做這個操作,那麽只能在goroutine的棧上執行C函數調用,可是,goroutine的棧一般都很小,很容易就導致了棧溢出了。

調用C函數的時候,必須切換當前的棧為線程的主棧,這帶來了兩個比較嚴重的問題:

  1. 線程的棧在Go運行時是比較少的,受到P/M數量的限制,一般可以簡單的理解成受到GOMAXPROCS限制;
  2. 由於需要同時保留C/C++的運行時,CGO需要在兩個運行時和兩個ABI(抽象二進制接口)之間做翻譯和協調。這就帶來了很大的開銷。

minio項目的一個副產品是 c2goasm 項目,這個項目也被 go-cv-simd 項目使用獲得了很好的效果。

c2goasm 的角色是一個 匯編語言轉換器,輸入是 clang輸出的amd64匯編,輸出是go匯編。而clang的輸入是C/C++語言。限制是不能有RTTI和異常。也就是說不能有C/C++運行時提供的高級功能。

c2goasm輸出的go匯編,交給go的工具鏈可以直接生成go的可執行代碼。

c2goasm和CGO比,最大的改進就是:

  1. 不再有C/C++運行時,也就沒了在兩者之間不停轉換的邏輯開銷;
  2. 不需要切換到線程的主棧來執行函數,因為c2goasm生成的是純正的go函數,不需要線程的主棧就可以執行;

由此就極大的改進了性能,代價是兼容性和可移植性損失了。

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