动态链接器 (ld.so) 中的运行时 CPU 检测

Question

我想将运行时 CPU 调度集成到我的库中。我有一些功能的几个版本，针对 sse2/sse3/avx 和 x87 通用变体进行了优化。我想将所有版本编译成单个 .so 库，我想如何实现一个 cpu 调度程序。

我认为最快的方法是在链接步骤（动态链接）进行 cpu 调度，所以当 ld.so 加载我的库时，我希望它检查 cpu 是否支持 sse2、sse3 或 avx，然后我希望 ld.so 选择正确的功能集。

例如（使用gcc target attribute）：

图书馆：

float* func3_generic(float *a, float *b)  __attribute__ ((__target__ ("fpmath=387")));
float* func3_sse2(float *a, float *b)  __attribute__ ((__target__ ("sse2")));
float* func3_sse3(float *a, float *b)  __attribute__ ((__target__ ("sse3")));
float* func3_avx(float *a, float *b)  __attribute__ ((__target__ ("avx")));

我想要一些特殊符号func3()，它将由链接器（ld.so）设置为最高级的func3_generic、func3_sse2、func3_sse3、func3_avx。所以，如果cpu是Core i7-xxxx，我希望每次调用func3都是调用func3_avx，如果cpu是PentiumPro，调用func3就是调用func3_generic。

同时我不想手动编写大量调度代码，我希望以最小的开销选择正确的变体（没有额外的间接跳转）。这意味着我可以在应用程序启动时提供额外的时间，但在调用此函数时没有任何额外的时间（在某些情况下调用次数非常多）。

更新。 Linker可以根据AUXV向量进行调度，AT_HWCAP:字段：

$ LD_SHOW_AUXV=1 /bin/echo
...
AT_HWCAP:    fpu ... mmx fxsr sse sse2

Answer 1

可能是我没有遵循你的推理。对我来说，似乎有比链接器更好的地方来做这种事情。正如我所看到的 - 尽管在您的情况下可能并非如此 - 程序通常构建在一台机器上并在另一台机器上执行。因此，构建机器的 CPU 通常并不重要。

如果您的目标是具有特定功能的 CPU，您可能会希望利用该 CPU 的通用编译器优化。出于这个原因，拥有一个为所有（或一个特定的）CPU 编译的应用程序模块似乎不是最佳选择，这些 CPU 与特定于 CPU 的库链接。命令行#defines 可用于使编译器将 func3 重命名为适当的运行时函数。这将导致链接器生成更小的程序或引用更少的 dll（如果您的库放置在那里）。

也可以按照前面的建议在运行时执行测试。如果 func3 是一个最初指向某个（通用）函数的指针，您可以根据您对 CPUID 的检查结果来覆盖它。此开销将在初始化期间发生，并且在后续执行期间不会产生不利的性能影响。缺点是 .exe 会更大，因为它需要包含函数的所有可用变体。

要实际执行您需要的链接，我建议您编写一个小型命令行程序，该程序返回一个退出代码，该代码取决于程序检测到的 CPU。然后在 make 文件中解释此退出代码以选择（复制）适当的库。

Answer 2

... 使用dlopen 简单地加载几个.so 之一是否可以接受？您可以通过多种方法查询CPU类型，然后选择合适的库绑定func3

Answer 3

函数指针数组如何，然后使用 CPUID 指令让它们在启动时指向特定的实现。在启动时执行此操作所需的周期数应该很少。

如果你真的想避免任何启动成本，另一种方法是编写另一个小程序，查询你的 CPU 的能力，然后为 gcc 构造一个定义了一些宏的命令行，以便只编译某些函数实现。

CPUID instruction