[llvm-profdata] Add support for weighted merge of profile data (2nd try)
[oota-llvm.git] / include / llvm / ProfileData / InstrProf.h
index f0c89200f28c2b32c8e2820d20038410f31b162e..98cb5b8e25a7a492e3530796429bc6ae1c7c18dc 100644 (file)
@@ -16,9 +16,9 @@
 #ifndef LLVM_PROFILEDATA_INSTRPROF_H_
 #define LLVM_PROFILEDATA_INSTRPROF_H_
 
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
 #include "llvm/ADT/StringSet.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/IR/GlobalValue.h"
 #include "llvm/ProfileData/InstrProfData.inc"
 #include "llvm/Support/Endian.h"
@@ -30,6 +30,7 @@
 #include <system_error>
 #include <vector>
 
+#define INSTR_PROF_INDEX_VERSION 3
 namespace llvm {
 
 class Function;
@@ -69,19 +70,17 @@ inline StringRef getInstrProfCoverageSectionName(bool AddSegment) {
 }
 
 /// Return the name prefix of variables containing instrumented function names.
-inline StringRef getInstrProfNameVarPrefix() { return "__llvm_profile_name_"; }
+inline StringRef getInstrProfNameVarPrefix() { return "__profn_"; }
 
 /// Return the name prefix of variables containing per-function control data.
-inline StringRef getInstrProfDataVarPrefix() { return "__llvm_profile_data_"; }
+inline StringRef getInstrProfDataVarPrefix() { return "__profd_"; }
 
 /// Return the name prefix of profile counter variables.
-inline StringRef getInstrProfCountersVarPrefix() {
-  return "__llvm_profile_counters_";
-}
+inline StringRef getInstrProfCountersVarPrefix() { return "__profc_"; }
 
 /// Return the name prefix of the COMDAT group for instrumentation variables
 /// associated with a COMDAT function.
-inline StringRef getInstrProfComdatPrefix() { return "__llvm_profile_vars_"; }
+inline StringRef getInstrProfComdatPrefix() { return "__profv_"; }
 
 /// Return the name of a covarage mapping variable (internal linkage)
 /// for each instrumented source module. Such variables are allocated
@@ -132,7 +131,8 @@ inline StringRef getInstrProfFileOverriderFuncName() {
 
 /// Return the modified name for function \c F suitable to be
 /// used the key for profile lookup.
-std::string getPGOFuncName(const Function &F);
+std::string getPGOFuncName(const Function &F,
+                           uint64_t Version = INSTR_PROF_INDEX_VERSION);
 
 /// Return the modified name for a function suitable to be
 /// used the key for profile lookup. The function's original
@@ -140,7 +140,8 @@ std::string getPGOFuncName(const Function &F);
 /// The function is defined in module \c FileName.
 std::string getPGOFuncName(StringRef RawFuncName,
                            GlobalValue::LinkageTypes Linkage,
-                           StringRef FileName);
+                           StringRef FileName,
+                           uint64_t Version = INSTR_PROF_INDEX_VERSION);
 
 /// Create and return the global variable for function name used in PGO
 /// instrumentation. \c FuncName is the name of the function returned
@@ -218,7 +219,8 @@ struct InstrProfValueSiteRecord {
   }
 
   /// Merge data from another InstrProfValueSiteRecord
-  void mergeValueData(InstrProfValueSiteRecord &Input) {
+  /// Optionally scale merged counts by \p Weight.
+  void mergeValueData(InstrProfValueSiteRecord &Input, uint64_t Weight = 1) {
     this->sortByTargetValues();
     Input.sortByTargetValues();
     auto I = ValueData.begin();
@@ -228,7 +230,15 @@ struct InstrProfValueSiteRecord {
       while (I != IE && I->Value < J->Value)
         ++I;
       if (I != IE && I->Value == J->Value) {
-        I->Count = SaturatingAdd(I->Count, J->Count);
+        // FIXME: Improve handling of counter overflow.
+        uint64_t JCount = J->Count;
+        bool Overflowed;
+        if (Weight > 1) {
+          JCount = SaturatingMultiply(JCount, Weight, &Overflowed);
+          assert(!Overflowed && "Value data counter overflowed!");
+        }
+        I->Count = SaturatingAdd(I->Count, JCount, &Overflowed);
+        assert(!Overflowed && "Value data counter overflowed!");
         ++I;
         continue;
       }
@@ -274,7 +284,8 @@ struct InstrProfRecord {
                            ValueMapType *HashKeys);
 
   /// Merge the counts in \p Other into this one.
-  inline instrprof_error merge(InstrProfRecord &Other);
+  /// Optionally scale merged counts by \p Weight.
+  inline instrprof_error merge(InstrProfRecord &Other, uint64_t Weight = 1);
 
   /// Used by InstrProfWriter: update the value strings to commoned strings in
   /// the writer instance.
@@ -326,7 +337,9 @@ private:
   }
 
   // Merge Value Profile data from Src record to this record for ValueKind.
-  instrprof_error mergeValueProfData(uint32_t ValueKind, InstrProfRecord &Src) {
+  // Scale merged value counts by \p Weight.
+  instrprof_error mergeValueProfData(uint32_t ValueKind, InstrProfRecord &Src,
+                                     uint64_t Weight) {
     uint32_t ThisNumValueSites = getNumValueSites(ValueKind);
     uint32_t OtherNumValueSites = Src.getNumValueSites(ValueKind);
     if (ThisNumValueSites != OtherNumValueSites)
@@ -336,7 +349,7 @@ private:
     std::vector<InstrProfValueSiteRecord> &OtherSiteRecords =
         Src.getValueSitesForKind(ValueKind);
     for (uint32_t I = 0; I < ThisNumValueSites; I++)
-      ThisSiteRecords[I].mergeValueData(OtherSiteRecords[I]);
+      ThisSiteRecords[I].mergeValueData(OtherSiteRecords[I], Weight);
     return instrprof_error::success;
   }
 };
@@ -422,173 +435,66 @@ void InstrProfRecord::updateStrings(InstrProfStringTable *StrTab) {
       VData.Value = (uint64_t)StrTab->insertString((const char *)VData.Value);
 }
 
-instrprof_error InstrProfRecord::merge(InstrProfRecord &Other) {
+instrprof_error InstrProfRecord::merge(InstrProfRecord &Other,
+                                       uint64_t Weight) {
   // If the number of counters doesn't match we either have bad data
   // or a hash collision.
   if (Counts.size() != Other.Counts.size())
     return instrprof_error::count_mismatch;
 
+  instrprof_error Result = instrprof_error::success;
+
   for (size_t I = 0, E = Other.Counts.size(); I < E; ++I) {
-    if (Counts[I] + Other.Counts[I] < Counts[I])
-      return instrprof_error::counter_overflow;
-    Counts[I] += Other.Counts[I];
+    bool Overflowed;
+    uint64_t OtherCount = Other.Counts[I];
+    if (Weight > 1) {
+      OtherCount = SaturatingMultiply(OtherCount, Weight, &Overflowed);
+      if (Overflowed)
+        Result = instrprof_error::counter_overflow;
+    }
+    Counts[I] = SaturatingAdd(Counts[I], OtherCount, &Overflowed);
+    if (Overflowed)
+      Result = instrprof_error::counter_overflow;
   }
 
   for (uint32_t Kind = IPVK_First; Kind <= IPVK_Last; ++Kind) {
-    instrprof_error result = mergeValueProfData(Kind, Other);
-    if (result != instrprof_error::success)
-      return result;
+    instrprof_error MergeValueResult = mergeValueProfData(Kind, Other, Weight);
+    if (MergeValueResult != instrprof_error::success)
+      Result = MergeValueResult;
   }
 
-  return instrprof_error::success;
+  return Result;
 }
 
 inline support::endianness getHostEndianness() {
   return sys::IsLittleEndianHost ? support::little : support::big;
 }
 
-/// Return the \c ValueProfRecord header size including the padding bytes.
-uint32_t getValueProfRecordHeaderSize(uint32_t NumValueSites);
-/// Return the total size of the value profile record including the
-/// header and the value data.
-uint32_t getValueProfRecordSize(uint32_t NumValueSites, uint32_t NumValueData);
-
-/// This is the header of the data structure that defines the on-disk
-/// layout of the value profile data of a particular kind for one function.
-typedef struct ValueProfRecord {
-  // The kind of the value profile record.
-  uint32_t Kind;
-  // The number of value profile sites. It is guaranteed to be non-zero;
-  // otherwise the record for this kind won't be emitted.
-  uint32_t NumValueSites;
-  // The first element of the array that stores the number of profiled
-  // values for each value site. The size of the array is NumValueSites.
-  // Since NumValueSites is greater than zero, there is at least one
-  // element in the array.
-  uint8_t SiteCountArray[1];
-
-  // The fake declaration is for documentation purpose only.
-  // Align the start of next field to be on 8 byte boundaries.
-  // uint8_t Padding[X];
-
-  // The array of value profile data. The size of the array is the sum
-  // of all elements in SiteCountArray[].
-  // InstrProfValueData ValueData[];
-
-  /// Return the total size of the value profile record including the
-  /// header and the value data.
-  uint32_t getSize() const {
-    return getValueProfRecordSize(NumValueSites, getNumValueData());
-  }
-  /// Use this method to advance to the next \c ValueProfRecord.
-  ValueProfRecord *getNext();
-  /// Return the pointer to the first value profile data.
-  InstrProfValueData *getValueData();
-  /// Return the number of value sites.
-  uint32_t getNumValueSites() const { return NumValueSites; }
-  /// Return the number of value data.
-  uint32_t getNumValueData() const;
-  /// Read data from this record and save it to Record.
-  void deserializeTo(InstrProfRecord &Record,
-                     InstrProfRecord::ValueMapType *VMap);
-  /// Extract data from \c Record and serialize into this instance.
-  void serializeFrom(const InstrProfRecord &Record, uint32_t ValueKind,
-                     uint32_t NumValueSites);
-  /// In-place byte swap:
-  /// Do byte swap for this instance. \c Old is the original order before
-  /// the swap, and \c New is the New byte order.
-  void swapBytes(support::endianness Old, support::endianness New);
-} ValueProfRecord;
-
-/// Per-function header/control data structure for value profiling
-/// data in indexed format.
-typedef struct ValueProfData {
-  // Total size in bytes including this field. It must be a multiple
-  // of sizeof(uint64_t).
-  uint32_t TotalSize;
-  // The number of value profile kinds that has value profile data.
-  // In this implementation, a value profile kind is considered to
-  // have profile data if the number of value profile sites for the
-  // kind is not zero. More aggressively, the implementation can
-  // choose to check the actual data value: if none of the value sites
-  // has any profiled values, the kind can be skipped.
-  uint32_t NumValueKinds;
-
-  // Following are a sequence of variable length records. The prefix/header
-  // of each record is defined by ValueProfRecord type. The number of
-  // records is NumValueKinds.
-  // ValueProfRecord Record_1;
-  // ValueProfRecord Record_N;
-
-  /// Return the total size in bytes of the on-disk value profile data
-  /// given the data stored in Record.
-  static uint32_t getSize(const InstrProfRecord &Record);
-  /// Return a pointer to \c ValueProfData instance ready to be streamed.
-  static std::unique_ptr<ValueProfData>
-  serializeFrom(const InstrProfRecord &Record);
-  /// Return a pointer to \c ValueProfileData instance ready to be read.
-  /// All data in the instance are properly byte swapped. The input
-  /// data is assumed to be in little endian order.
-  static ErrorOr<std::unique_ptr<ValueProfData>>
-  getValueProfData(const unsigned char *D, const unsigned char *const BufferEnd,
-                   support::endianness SrcDataEndianness);
-  /// Swap byte order from \c Endianness order to host byte order.
-  void swapBytesToHost(support::endianness Endianness);
-  /// Swap byte order from host byte order to \c Endianness order.
-  void swapBytesFromHost(support::endianness Endianness);
-  /// Return the total size of \c ValueProfileData.
-  uint32_t getSize() const { return TotalSize; }
-  /// Read data from this data and save it to \c Record.
-  void deserializeTo(InstrProfRecord &Record,
-                     InstrProfRecord::ValueMapType *VMap);
-  /// Return the first \c ValueProfRecord instance.
-  ValueProfRecord *getFirstValueProfRecord();
-} ValueProfData;
-
-/* The closure is designed to abstact away two types of value profile data:
- *  - InstrProfRecord which is the primary data structure used to
- *    represent profile data in host tools (reader, writer, and profile-use)
- * - value profile runtime data structure suitable to be used by C
- *    runtime library.
- *
- * Both sources of data need to serialize to disk/memory-buffer in common
- * format: ValueProfData. The abstraction allows compiler-rt's raw profiler
- * writer to share * the same code with indexed profile writer.
- *
- * For documentation of the member methods below, refer to corresponding methods
- * in class InstrProfRecord.
+
+// Include definitions for value profile data
+#define INSTR_PROF_VALUE_PROF_DATA
+#include "llvm/ProfileData/InstrProfData.inc"
+
+ /*
+ * Initialize the record for runtime value profile data. 
+ * Return 0 if the initialization is successful, otherwise
+ * return 1.
  */
-typedef struct ValueProfRecordClosure {
-  void *Record;
-  uint32_t (*GetNumValueKinds)(void *Record);
-  uint32_t (*GetNumValueSites)(void *Record, uint32_t VKind);
-  uint32_t (*GetNumValueData)(void *Record, uint32_t VKind);
-  uint32_t (*GetNumValueDataForSite)(void *R, uint32_t VK, uint32_t S);
-
-  /* After extracting the value profile data from the value profile record,
-   * this method is used to map the in-memory value to on-disk value. If
-   * the method is null, value will be written out untranslated.
-   */
-  uint64_t (*RemapValueData)(uint32_t, uint64_t Value);
-  void (*GetValueForSite)(InstrProfValueData *Dst, void *R, uint32_t K,
-                          uint32_t S, uint64_t (*Mapper)(uint32_t, uint64_t));
-
-  ValueProfData *(*AllocateValueProfData)(size_t TotalSizeInBytes);
-} ValueProfRecordClosure;
-
-inline uint32_t getValueProfRecordHeaderSize(uint32_t NumValueSites) {
-  uint32_t Size = offsetof(ValueProfRecord, SiteCountArray) +
-                  sizeof(uint8_t) * NumValueSites;
-  // Round the size to multiple of 8 bytes.
-  Size = (Size + 7) & ~7;
-  return Size;
-}
+int initializeValueProfRuntimeRecord(ValueProfRuntimeRecord *RuntimeRecord,
+                                     const uint16_t *NumValueSites,
+                                     ValueProfNode **Nodes);
 
-inline uint32_t getValueProfRecordSize(uint32_t NumValueSites,
-                                       uint32_t NumValueData) {
-  return getValueProfRecordHeaderSize(NumValueSites) +
-         sizeof(InstrProfValueData) * NumValueData;
-}
+/* Release memory allocated for the runtime record.  */
+void finalizeValueProfRuntimeRecord(ValueProfRuntimeRecord *RuntimeRecord);
+
+/* Return the size of ValueProfData structure that can be used to store
+   the value profile data collected at runtime. */
+uint32_t getValueProfDataSizeRT(const ValueProfRuntimeRecord *Record);
+
+/* Return a ValueProfData instance that stores the data collected at runtime. */
+ValueProfData *
+serializeValueProfDataFromRT(const ValueProfRuntimeRecord *Record,
+                             ValueProfData *Dst);
 
 namespace IndexedInstrProf {
 
@@ -618,7 +524,7 @@ static inline uint64_t ComputeHash(HashT Type, StringRef K) {
 }
 
 const uint64_t Magic = 0x8169666f72706cff; // "\xfflprofi\x81"
-const uint64_t Version = 3;
+const uint64_t Version = INSTR_PROF_INDEX_VERSION;
 const HashT HashType = HashT::MD5;
 
 // This structure defines the file header of the LLVM profile