1*04af63b2SSunho Kim //===----- IRPartitionLayer.cpp - Partition IR module into submodules -----===// 2*04af63b2SSunho Kim // 3*04af63b2SSunho Kim // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions. 4*04af63b2SSunho Kim // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information. 5*04af63b2SSunho Kim // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception 6*04af63b2SSunho Kim // 7*04af63b2SSunho Kim //===----------------------------------------------------------------------===// 8*04af63b2SSunho Kim 9*04af63b2SSunho Kim #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/IRPartitionLayer.h" 10*04af63b2SSunho Kim #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/ExecutionUtils.h" 11*04af63b2SSunho Kim #include "llvm/ExecutionEngine/Orc/IndirectionUtils.h" 12*04af63b2SSunho Kim 13*04af63b2SSunho Kim using namespace llvm; 14*04af63b2SSunho Kim using namespace llvm::orc; 15*04af63b2SSunho Kim 16*04af63b2SSunho Kim static ThreadSafeModule extractSubModule(ThreadSafeModule &TSM, 17*04af63b2SSunho Kim StringRef Suffix, 18*04af63b2SSunho Kim GVPredicate ShouldExtract) { 19*04af63b2SSunho Kim 20*04af63b2SSunho Kim auto DeleteExtractedDefs = [](GlobalValue &GV) { 21*04af63b2SSunho Kim // Bump the linkage: this global will be provided by the external module. 22*04af63b2SSunho Kim GV.setLinkage(GlobalValue::ExternalLinkage); 23*04af63b2SSunho Kim 24*04af63b2SSunho Kim // Delete the definition in the source module. 25*04af63b2SSunho Kim if (isa<Function>(GV)) { 26*04af63b2SSunho Kim auto &F = cast<Function>(GV); 27*04af63b2SSunho Kim F.deleteBody(); 28*04af63b2SSunho Kim F.setPersonalityFn(nullptr); 29*04af63b2SSunho Kim } else if (isa<GlobalVariable>(GV)) { 30*04af63b2SSunho Kim cast<GlobalVariable>(GV).setInitializer(nullptr); 31*04af63b2SSunho Kim } else if (isa<GlobalAlias>(GV)) { 32*04af63b2SSunho Kim // We need to turn deleted aliases into function or variable decls based 33*04af63b2SSunho Kim // on the type of their aliasee. 34*04af63b2SSunho Kim auto &A = cast<GlobalAlias>(GV); 35*04af63b2SSunho Kim Constant *Aliasee = A.getAliasee(); 36*04af63b2SSunho Kim assert(A.hasName() && "Anonymous alias?"); 37*04af63b2SSunho Kim assert(Aliasee->hasName() && "Anonymous aliasee"); 38*04af63b2SSunho Kim std::string AliasName = std::string(A.getName()); 39*04af63b2SSunho Kim 40*04af63b2SSunho Kim if (isa<Function>(Aliasee)) { 41*04af63b2SSunho Kim auto *F = cloneFunctionDecl(*A.getParent(), *cast<Function>(Aliasee)); 42*04af63b2SSunho Kim A.replaceAllUsesWith(F); 43*04af63b2SSunho Kim A.eraseFromParent(); 44*04af63b2SSunho Kim F->setName(AliasName); 45*04af63b2SSunho Kim } else if (isa<GlobalVariable>(Aliasee)) { 46*04af63b2SSunho Kim auto *G = cloneGlobalVariableDecl(*A.getParent(), 47*04af63b2SSunho Kim *cast<GlobalVariable>(Aliasee)); 48*04af63b2SSunho Kim A.replaceAllUsesWith(G); 49*04af63b2SSunho Kim A.eraseFromParent(); 50*04af63b2SSunho Kim G->setName(AliasName); 51*04af63b2SSunho Kim } else 52*04af63b2SSunho Kim llvm_unreachable("Alias to unsupported type"); 53*04af63b2SSunho Kim } else 54*04af63b2SSunho Kim llvm_unreachable("Unsupported global type"); 55*04af63b2SSunho Kim }; 56*04af63b2SSunho Kim 57*04af63b2SSunho Kim auto NewTSM = cloneToNewContext(TSM, ShouldExtract, DeleteExtractedDefs); 58*04af63b2SSunho Kim NewTSM.withModuleDo([&](Module &M) { 59*04af63b2SSunho Kim M.setModuleIdentifier((M.getModuleIdentifier() + Suffix).str()); 60*04af63b2SSunho Kim }); 61*04af63b2SSunho Kim 62*04af63b2SSunho Kim return NewTSM; 63*04af63b2SSunho Kim } 64*04af63b2SSunho Kim 65*04af63b2SSunho Kim namespace llvm { 66*04af63b2SSunho Kim namespace orc { 67*04af63b2SSunho Kim 68*04af63b2SSunho Kim class PartitioningIRMaterializationUnit : public IRMaterializationUnit { 69*04af63b2SSunho Kim public: 70*04af63b2SSunho Kim PartitioningIRMaterializationUnit(ExecutionSession &ES, 71*04af63b2SSunho Kim const IRSymbolMapper::ManglingOptions &MO, 72*04af63b2SSunho Kim ThreadSafeModule TSM, 73*04af63b2SSunho Kim IRPartitionLayer &Parent) 74*04af63b2SSunho Kim : IRMaterializationUnit(ES, MO, std::move(TSM)), Parent(Parent) {} 75*04af63b2SSunho Kim 76*04af63b2SSunho Kim PartitioningIRMaterializationUnit( 77*04af63b2SSunho Kim ThreadSafeModule TSM, Interface I, 78*04af63b2SSunho Kim SymbolNameToDefinitionMap SymbolToDefinition, IRPartitionLayer &Parent) 79*04af63b2SSunho Kim : IRMaterializationUnit(std::move(TSM), std::move(I), 80*04af63b2SSunho Kim std::move(SymbolToDefinition)), 81*04af63b2SSunho Kim Parent(Parent) {} 82*04af63b2SSunho Kim 83*04af63b2SSunho Kim private: 84*04af63b2SSunho Kim void materialize(std::unique_ptr<MaterializationResponsibility> R) override { 85*04af63b2SSunho Kim Parent.emitPartition(std::move(R), std::move(TSM), 86*04af63b2SSunho Kim std::move(SymbolToDefinition)); 87*04af63b2SSunho Kim } 88*04af63b2SSunho Kim 89*04af63b2SSunho Kim void discard(const JITDylib &V, const SymbolStringPtr &Name) override { 90*04af63b2SSunho Kim // All original symbols were materialized by the CODLayer and should be 91*04af63b2SSunho Kim // final. The function bodies provided by M should never be overridden. 92*04af63b2SSunho Kim llvm_unreachable("Discard should never be called on an " 93*04af63b2SSunho Kim "ExtractingIRMaterializationUnit"); 94*04af63b2SSunho Kim } 95*04af63b2SSunho Kim 96*04af63b2SSunho Kim IRPartitionLayer &Parent; 97*04af63b2SSunho Kim }; 98*04af63b2SSunho Kim 99*04af63b2SSunho Kim } // namespace orc 100*04af63b2SSunho Kim } // namespace llvm 101*04af63b2SSunho Kim 102*04af63b2SSunho Kim IRPartitionLayer::IRPartitionLayer(ExecutionSession &ES, IRLayer &BaseLayer) 103*04af63b2SSunho Kim : IRLayer(ES, BaseLayer.getManglingOptions()), BaseLayer(BaseLayer) {} 104*04af63b2SSunho Kim 105*04af63b2SSunho Kim void IRPartitionLayer::setPartitionFunction(PartitionFunction Partition) { 106*04af63b2SSunho Kim this->Partition = Partition; 107*04af63b2SSunho Kim } 108*04af63b2SSunho Kim 109*04af63b2SSunho Kim std::optional<IRPartitionLayer::GlobalValueSet> 110*04af63b2SSunho Kim IRPartitionLayer::compileRequested(GlobalValueSet Requested) { 111*04af63b2SSunho Kim return std::move(Requested); 112*04af63b2SSunho Kim } 113*04af63b2SSunho Kim 114*04af63b2SSunho Kim std::optional<IRPartitionLayer::GlobalValueSet> 115*04af63b2SSunho Kim IRPartitionLayer::compileWholeModule(GlobalValueSet Requested) { 116*04af63b2SSunho Kim return std::nullopt; 117*04af63b2SSunho Kim } 118*04af63b2SSunho Kim 119*04af63b2SSunho Kim void IRPartitionLayer::emit(std::unique_ptr<MaterializationResponsibility> R, 120*04af63b2SSunho Kim ThreadSafeModule TSM) { 121*04af63b2SSunho Kim assert(TSM && "Null module"); 122*04af63b2SSunho Kim 123*04af63b2SSunho Kim auto &ES = getExecutionSession(); 124*04af63b2SSunho Kim TSM.withModuleDo([&](Module &M) { 125*04af63b2SSunho Kim // First, do some cleanup on the module: 126*04af63b2SSunho Kim cleanUpModule(M); 127*04af63b2SSunho Kim }); 128*04af63b2SSunho Kim 129*04af63b2SSunho Kim // Create a partitioning materialization unit and pass the responsibility. 130*04af63b2SSunho Kim if (auto Err = R->replace(std::make_unique<PartitioningIRMaterializationUnit>( 131*04af63b2SSunho Kim ES, *getManglingOptions(), std::move(TSM), *this))) { 132*04af63b2SSunho Kim ES.reportError(std::move(Err)); 133*04af63b2SSunho Kim R->failMaterialization(); 134*04af63b2SSunho Kim return; 135*04af63b2SSunho Kim } 136*04af63b2SSunho Kim } 137*04af63b2SSunho Kim 138*04af63b2SSunho Kim void IRPartitionLayer::cleanUpModule(Module &M) { 139*04af63b2SSunho Kim for (auto &F : M.functions()) { 140*04af63b2SSunho Kim if (F.isDeclaration()) 141*04af63b2SSunho Kim continue; 142*04af63b2SSunho Kim 143*04af63b2SSunho Kim if (F.hasAvailableExternallyLinkage()) { 144*04af63b2SSunho Kim F.deleteBody(); 145*04af63b2SSunho Kim F.setPersonalityFn(nullptr); 146*04af63b2SSunho Kim continue; 147*04af63b2SSunho Kim } 148*04af63b2SSunho Kim } 149*04af63b2SSunho Kim } 150*04af63b2SSunho Kim 151*04af63b2SSunho Kim void IRPartitionLayer::expandPartition(GlobalValueSet &Partition) { 152*04af63b2SSunho Kim // Expands the partition to ensure the following rules hold: 153*04af63b2SSunho Kim // (1) If any alias is in the partition, its aliasee is also in the partition. 154*04af63b2SSunho Kim // (2) If any aliasee is in the partition, its aliases are also in the 155*04af63b2SSunho Kim // partiton. 156*04af63b2SSunho Kim // (3) If any global variable is in the partition then all global variables 157*04af63b2SSunho Kim // are in the partition. 158*04af63b2SSunho Kim assert(!Partition.empty() && "Unexpected empty partition"); 159*04af63b2SSunho Kim 160*04af63b2SSunho Kim const Module &M = *(*Partition.begin())->getParent(); 161*04af63b2SSunho Kim bool ContainsGlobalVariables = false; 162*04af63b2SSunho Kim std::vector<const GlobalValue *> GVsToAdd; 163*04af63b2SSunho Kim 164*04af63b2SSunho Kim for (const auto *GV : Partition) 165*04af63b2SSunho Kim if (isa<GlobalAlias>(GV)) 166*04af63b2SSunho Kim GVsToAdd.push_back( 167*04af63b2SSunho Kim cast<GlobalValue>(cast<GlobalAlias>(GV)->getAliasee())); 168*04af63b2SSunho Kim else if (isa<GlobalVariable>(GV)) 169*04af63b2SSunho Kim ContainsGlobalVariables = true; 170*04af63b2SSunho Kim 171*04af63b2SSunho Kim for (auto &A : M.aliases()) 172*04af63b2SSunho Kim if (Partition.count(cast<GlobalValue>(A.getAliasee()))) 173*04af63b2SSunho Kim GVsToAdd.push_back(&A); 174*04af63b2SSunho Kim 175*04af63b2SSunho Kim if (ContainsGlobalVariables) 176*04af63b2SSunho Kim for (auto &G : M.globals()) 177*04af63b2SSunho Kim GVsToAdd.push_back(&G); 178*04af63b2SSunho Kim 179*04af63b2SSunho Kim for (const auto *GV : GVsToAdd) 180*04af63b2SSunho Kim Partition.insert(GV); 181*04af63b2SSunho Kim } 182*04af63b2SSunho Kim 183*04af63b2SSunho Kim void IRPartitionLayer::emitPartition( 184*04af63b2SSunho Kim std::unique_ptr<MaterializationResponsibility> R, ThreadSafeModule TSM, 185*04af63b2SSunho Kim IRMaterializationUnit::SymbolNameToDefinitionMap Defs) { 186*04af63b2SSunho Kim 187*04af63b2SSunho Kim // FIXME: Need a 'notify lazy-extracting/emitting' callback to tie the 188*04af63b2SSunho Kim // extracted module key, extracted module, and source module key 189*04af63b2SSunho Kim // together. This could be used, for example, to provide a specific 190*04af63b2SSunho Kim // memory manager instance to the linking layer. 191*04af63b2SSunho Kim 192*04af63b2SSunho Kim auto &ES = getExecutionSession(); 193*04af63b2SSunho Kim GlobalValueSet RequestedGVs; 194*04af63b2SSunho Kim for (auto &Name : R->getRequestedSymbols()) { 195*04af63b2SSunho Kim if (Name == R->getInitializerSymbol()) 196*04af63b2SSunho Kim TSM.withModuleDo([&](Module &M) { 197*04af63b2SSunho Kim for (auto &GV : getStaticInitGVs(M)) 198*04af63b2SSunho Kim RequestedGVs.insert(&GV); 199*04af63b2SSunho Kim }); 200*04af63b2SSunho Kim else { 201*04af63b2SSunho Kim assert(Defs.count(Name) && "No definition for symbol"); 202*04af63b2SSunho Kim RequestedGVs.insert(Defs[Name]); 203*04af63b2SSunho Kim } 204*04af63b2SSunho Kim } 205*04af63b2SSunho Kim 206*04af63b2SSunho Kim /// Perform partitioning with the context lock held, since the partition 207*04af63b2SSunho Kim /// function is allowed to access the globals to compute the partition. 208*04af63b2SSunho Kim auto GVsToExtract = 209*04af63b2SSunho Kim TSM.withModuleDo([&](Module &M) { return Partition(RequestedGVs); }); 210*04af63b2SSunho Kim 211*04af63b2SSunho Kim // Take a 'None' partition to mean the whole module (as opposed to an empty 212*04af63b2SSunho Kim // partition, which means "materialize nothing"). Emit the whole module 213*04af63b2SSunho Kim // unmodified to the base layer. 214*04af63b2SSunho Kim if (GVsToExtract == std::nullopt) { 215*04af63b2SSunho Kim Defs.clear(); 216*04af63b2SSunho Kim BaseLayer.emit(std::move(R), std::move(TSM)); 217*04af63b2SSunho Kim return; 218*04af63b2SSunho Kim } 219*04af63b2SSunho Kim 220*04af63b2SSunho Kim // If the partition is empty, return the whole module to the symbol table. 221*04af63b2SSunho Kim if (GVsToExtract->empty()) { 222*04af63b2SSunho Kim if (auto Err = 223*04af63b2SSunho Kim R->replace(std::make_unique<PartitioningIRMaterializationUnit>( 224*04af63b2SSunho Kim std::move(TSM), 225*04af63b2SSunho Kim MaterializationUnit::Interface(R->getSymbols(), 226*04af63b2SSunho Kim R->getInitializerSymbol()), 227*04af63b2SSunho Kim std::move(Defs), *this))) { 228*04af63b2SSunho Kim getExecutionSession().reportError(std::move(Err)); 229*04af63b2SSunho Kim R->failMaterialization(); 230*04af63b2SSunho Kim return; 231*04af63b2SSunho Kim } 232*04af63b2SSunho Kim return; 233*04af63b2SSunho Kim } 234*04af63b2SSunho Kim 235*04af63b2SSunho Kim // Ok -- we actually need to partition the symbols. Promote the symbol 236*04af63b2SSunho Kim // linkages/names, expand the partition to include any required symbols 237*04af63b2SSunho Kim // (i.e. symbols that can't be separated from our partition), and 238*04af63b2SSunho Kim // then extract the partition. 239*04af63b2SSunho Kim // 240*04af63b2SSunho Kim // FIXME: We apply this promotion once per partitioning. It's safe, but 241*04af63b2SSunho Kim // overkill. 242*04af63b2SSunho Kim auto ExtractedTSM = TSM.withModuleDo([&](Module &M) 243*04af63b2SSunho Kim -> Expected<ThreadSafeModule> { 244*04af63b2SSunho Kim auto PromotedGlobals = PromoteSymbols(M); 245*04af63b2SSunho Kim if (!PromotedGlobals.empty()) { 246*04af63b2SSunho Kim 247*04af63b2SSunho Kim MangleAndInterner Mangle(ES, M.getDataLayout()); 248*04af63b2SSunho Kim SymbolFlagsMap SymbolFlags; 249*04af63b2SSunho Kim IRSymbolMapper::add(ES, *getManglingOptions(), PromotedGlobals, 250*04af63b2SSunho Kim SymbolFlags); 251*04af63b2SSunho Kim 252*04af63b2SSunho Kim if (auto Err = R->defineMaterializing(SymbolFlags)) 253*04af63b2SSunho Kim return std::move(Err); 254*04af63b2SSunho Kim } 255*04af63b2SSunho Kim 256*04af63b2SSunho Kim expandPartition(*GVsToExtract); 257*04af63b2SSunho Kim 258*04af63b2SSunho Kim // Submodule name is given by hashing the names of the globals. 259*04af63b2SSunho Kim std::string SubModuleName; 260*04af63b2SSunho Kim { 261*04af63b2SSunho Kim std::vector<const GlobalValue *> HashGVs; 262*04af63b2SSunho Kim HashGVs.reserve(GVsToExtract->size()); 263*04af63b2SSunho Kim for (const auto *GV : *GVsToExtract) 264*04af63b2SSunho Kim HashGVs.push_back(GV); 265*04af63b2SSunho Kim llvm::sort(HashGVs, [](const GlobalValue *LHS, const GlobalValue *RHS) { 266*04af63b2SSunho Kim return LHS->getName() < RHS->getName(); 267*04af63b2SSunho Kim }); 268*04af63b2SSunho Kim hash_code HC(0); 269*04af63b2SSunho Kim for (const auto *GV : HashGVs) { 270*04af63b2SSunho Kim assert(GV->hasName() && "All GVs to extract should be named by now"); 271*04af63b2SSunho Kim auto GVName = GV->getName(); 272*04af63b2SSunho Kim HC = hash_combine(HC, hash_combine_range(GVName.begin(), GVName.end())); 273*04af63b2SSunho Kim } 274*04af63b2SSunho Kim raw_string_ostream(SubModuleName) 275*04af63b2SSunho Kim << ".submodule." 276*04af63b2SSunho Kim << formatv(sizeof(size_t) == 8 ? "{0:x16}" : "{0:x8}", 277*04af63b2SSunho Kim static_cast<size_t>(HC)) 278*04af63b2SSunho Kim << ".ll"; 279*04af63b2SSunho Kim } 280*04af63b2SSunho Kim 281*04af63b2SSunho Kim // Extract the requested partiton (plus any necessary aliases) and 282*04af63b2SSunho Kim // put the rest back into the impl dylib. 283*04af63b2SSunho Kim auto ShouldExtract = [&](const GlobalValue &GV) -> bool { 284*04af63b2SSunho Kim return GVsToExtract->count(&GV); 285*04af63b2SSunho Kim }; 286*04af63b2SSunho Kim 287*04af63b2SSunho Kim return extractSubModule(TSM, SubModuleName, ShouldExtract); 288*04af63b2SSunho Kim }); 289*04af63b2SSunho Kim 290*04af63b2SSunho Kim if (!ExtractedTSM) { 291*04af63b2SSunho Kim ES.reportError(ExtractedTSM.takeError()); 292*04af63b2SSunho Kim R->failMaterialization(); 293*04af63b2SSunho Kim return; 294*04af63b2SSunho Kim } 295*04af63b2SSunho Kim 296*04af63b2SSunho Kim if (auto Err = R->replace(std::make_unique<PartitioningIRMaterializationUnit>( 297*04af63b2SSunho Kim ES, *getManglingOptions(), std::move(TSM), *this))) { 298*04af63b2SSunho Kim ES.reportError(std::move(Err)); 299*04af63b2SSunho Kim R->failMaterialization(); 300*04af63b2SSunho Kim return; 301*04af63b2SSunho Kim } 302*04af63b2SSunho Kim BaseLayer.emit(std::move(R), std::move(*ExtractedTSM)); 303*04af63b2SSunho Kim } 304