如何把Go调用C的性能提升10倍?

目前,当Go需要和C/C++代码集成的时候,大家最先想到的肯定是CGO。毕竟是官方的解决方案,而且简单。

但是CGO是非常慢的。因为CGO其实一个桥接器,通过自动生成代码,CGO在保留了C/C++运行时的情况下,搭建了一个桥来沟通C/C++世界和Go的世界。这就意味着,兼容性很好,但是对C的函数的调用,必须先把当前的goroutine挂起,并切换执行栈到当前的线程M的主栈(大小2MB)。如果不做这个操作,那么只能在goroutine的栈上执行C函数调用,可是,goroutine的栈一般都很小,很容易就导致了栈溢出了。

调用C函数的时候,必须切换当前的栈为线程的主栈,这带来了两个比较严重的问题:

1. 线程的栈在Go运行时是比较少的,受到P/M数量的限制,一般可以简单的理解成受到GOMAXPROCS限制;
2. 由于需要同时保留C/C++的运行时,CGO需要在两个运行时和两个ABI(抽象二进制接口)之间做翻译和协调。这就带来了很大的开销。

minio项目的一个副产品是 c2goasm 项目,这个项目也被 go-cv-simd 项目使用获得了很好的效果。

c2goasm 的角色是一个 汇编语言转换器,输入是 clang输出的amd64汇编,输出是go汇编。而clang的输入是C/C++语言。限制是不能有RTTI和异常。也就是说不能有C/C++运行时提供的高级功能。

c2goasm输出的go汇编,交给go的工具链可以直接生成go的可执行代码。

c2goasm和CGO比,最大的改进就是:

1. 不再有C/C++运行时,也就没了在两者之间不停转换的逻辑开销;
2. 不需要切换到线程的主栈来执行函数,因为c2goasm生成的是纯正的go函数,不需要线程的主栈就可以执行;

由此就极大的改进了性能,代价是兼容性和可移植性损失了。