Kunpeng gcc 优化选项详解系列 -- 结构体拆分优化

内存访问速度往往会成为HPC应用的主要瓶颈。例如SPEC CPU 2017 benchmark 中的 mcf 子项，就是对内存要求极高的应用。它是一款叫做MCF的大规模交通规划软件的核心代码。 其瓶颈代码如下图左边所示。

可见在 struct 中，data1 的使用率极高，而 data2 是不使用的。然而由于源代码中，数据的排布是以结构体数组的形式排布。按照一般的编译方式，拿数据时每次都会将整个结构体放到 cache 里面，导致大量不参与计算的 data2 也被加载到了 cache 中，造成高速内存空间的浪费和性能的损耗。

鲲鹏gcc针对这一类应用瓶颈， 开发了结构体拆分优化，开关选项为 -fipa-struct-reorg。其原理是在编译过程中找到适合优化的内存场景后，通过将结构体数组变为数组结构体的方式（如上图右），将有效数据紧凑排布，从而提高 cache 命中率和应用性能。

经测试，此优化可以对 mcf 子项带来30%+的性能提升。