DPDK性能优化技术汇总以及学习路线( 二 ) 作者:程序员小灰出处:MemoryAc

_attaribute_(section(X))将函数显式地置于Read only(program memory)Section X ，方便一起调用。同时也可以map文件的形式安排指定。
Note: 同样的原则也适用于变量。
CPUAdvanced Instruction Set使用先进的CPU指令集，带来的主要好处是可以并行完成向量化的操作，也就是所谓的SIMD（Single-Instruction-Multiple-Data）操作。
当需要对大型数据集执行相同的操作的时候，向量操作可以带来明显的性能提升。例如图像处理、大型矩阵计算、网络数据包还有内存复制操作等。
Note: 对于数据间有互相依赖和操作上有继承的运算，比如排序，并不适合向量操作。
先进的指令集一般包括 SSE SSE2 AVX AVX512 YMM ZMM。这些指令集对数据储存的地址都有比较严格的要求，比如 256bit-YMM 要求数据按32对齐，512-bit ZMM 要求数据按64对齐。
对于向量操作，一般希望符合如下条件：

小型的数据类型： char short int float
对大型数据集执行类似的操作
数据对齐
数据集长度可以被向量长度整除

Note: 可以将关键函数写为针对不同数据集的不同版本，视运行环境编译运行。
CompilerBranch Predication

文章插图
CPU是以流水线的方式执行程序指令。所谓流水线，可以简单理解为在执行一个指令的同时，读取下一条指令。对于程序中大量出现的 if else while for ? : 等含有条件判断的情景， CPU需要能够正确提取下一条指令以便流水线可以流畅执行下去。一旦提取的是错误分支的指令，虽然不影响程序运行的结果，但整条流水线都会被清空，再重新读入正确分支的指令，对程序运行效率影响颇大。
CPU一般都有硬件分支预测器，但我们也可以用 likely()/unlikely() 等方式显示指定，另外在设计程序的时候也以使分支判断具有一定的规律性为好，比如一组经过排序的输入数据。
Branchless Code为了最大限度减小Branch mispredication对性能带来的影响，可以将一些常见的分支判断转换为Branchless的形式。比如返回两个数中较大的值，一般可以写做：
int max = (x > y) ? x : y;【DPDK性能优化技术汇总以及学习路线】这里其实隐含了一个条件判断。如果用branchless的形式，同样的功能可以写做为：
int max = x ^ ((x ^ y) 当有大量调用，同时输入无甚规律性的时候可以考虑采用Branchless code 。一个比较全面的技巧合计在： Click。
loop-unrollingLoop-unrolling的一大好处就是可以减少循环分支预测的次数。对于简单的循环， CPU其实可以很好的完成分支预测的工作，但对于嵌套的循环，或者循环内部会改变循环次数的循环，分支预测就变得困难。 loop-unrolling的特点可以用如下的例子说明：
int i;for (i = 0; i < 20; i++) {if (i % 2 == 0) {FuncA(i);} else {FuncB(i);}FuncC(i);}上面这个执行了20次的循环可以用loop-unrolling展开：
int i;for (i = 0; i < 20; i += 2) {FuncA(i);FuncC(i);FuncB(i + 1);FuncC(i + 1);}ifNote: Loop-unrolling也需要考虑适用场合。主要适用于循环体的分支是主要的性能热点的时候。
Anti-aliasing当有多个指针指向同一处物理内存（变量）的时候，称为pointer aliasing 。作为编译器，并不能确认两个相同类型的指针是否指向同一处地址，即对其他指针的操作，是否会影响另外的指针所指向的内存。这就要求每次碰到这两个指针其中的任何一个的时候，都需要重新从内存中读取当前值。示例如下：
void Func1 (int a[], int *p) {int i;for (i = 0; i < 100; i++) {a[i] = *p + 2;}}void Func2() {int list[100];Func1(list, }在 Func1 中，有必要每次都重新读入 *p，并且重新计算 *p + 2，因为在 Func2 的调用中，与 list[8] 发生aliasing 。对编译器来讲，它需要考虑这种“理论上的可能” ，从而付出大量的重复劳动。
当程序可以确认两个指针不会发生aliasing的时候，可以用关键字 __restrict__ 给编译器以明确的指示。
Prefetch使用prefetch指令可以帮助我们提前预存一个将要使用的变量至CPU缓存：
_mm_prefetch但在实际使用过程中要特别小心，现代CPU都有自己的硬件prefetch机制，如果不是经过测试，确认性能有所提高，尽量不要轻易使用该指令。这里有一篇资料对此有详细解释： Click
Note:需要确认CPU支持SSE指令集
Multi-threadsLock-less一般将GCC提供的一些原子操作视为“Lock-less code” 。这些操作包括一些原子自增， CAS等操作。