Rust资讯:在 Linux 上使用 `rust-lld` 提高 nightly 版本的链接时间

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2024年5月17日 · Rémy Rakic 代表 编译器性能工作组

TL;DR: 在 nightly 版本中,rustc 将默认在 x86_64-unknown-linux-gnu 平台上使用 rust-lld,以显著减少链接时间。

一些背景

链接时间通常是编译时间的一大部分。当 rustc 需要构建二进制文件或共享库时,通常会调用系统上安装的默认链接器来完成(这可以在命令行或代码编译的目标上更改)。

链接器完成了一项重要的工作,包括稳定性、向后兼容性等问题。因此,在最流行的操作系统上,它们通常是设计较早的程序,当时计算机只有一个核心。因此,它们在现代机器上通常较慢。例如,在 Linux 上以调试模式构建 ripgrep 13 时,大约一半的时间实际上是在链接器上花费的。

然而,有不同的链接器,通常建议使用这些较新和较快的链接器之一,如 LLVM 的 lld 或 Rui Ueyama 的 mold 来提高链接时间。

Rust 的一些 wasm 和 aarch64 目标已经默认使用 lld。使用 rustup 时,rustc 自带一个 lld 版本用于此目的。当 CI 构建 LLVM 以用于编译器时,它也会构建链接器并打包它。为了避免与用户机器上已安装的 lld 冲突,称它为 rust-lld

由于链接时间的改进是显著的,因此在最流行的目标中使用它作为默认值是个好选择。这个话题已经讨论了很长时间,例如在问题#39915#71515中,并且 rustc 已经提供了使用 rust-lld 的 nightly 标志。

到目前为止,我们相信我们已经在 CI、crater 和我们的基准测试基础设施上进行了所有的内部测试。我们现在希望扩展测试并收集真实世界的反馈和用例。因此,我们将在 nightly 版本中默认启用 rust-lld 作为 x86_64-unknown-linux-gnu 的链接器。

收益

虽然这也使编译器能够在未来使用更多的链接器功能,但最直接的好处是大大改进了链接时间。

以下是前面提到的 ripgrep 示例的详细信息:链接时间减少了7倍,最终编译时间减少了40%。

大多数二进制文件应该会在这里看到一些改进,但特别是在较大的二进制文件或涉及调试信息时,这些通常会在链接器中遇到瓶颈。

这是我们基准测试的完整结果链接。

如果测试顺利,我们可以将此更快的链接器默认用于 x86_64-unknown-linux-gnu 用户,然后再考虑其他目标。

可能的缺点

根据我们之前的测试,我们实际上不期望在实践中出现问题。在绝大多数情况下,它是一个直接的替代品,但 lld 并不是与 GNU ld 完全兼容

在任何情况下,如果出现问题,可以禁用使用 rust-lld:使用 -Z linker-features=-lld 标志恢复使用系统的默认链接器。

某些依赖这些差异的 crate 可能需要额外的链接参数。例如,我们在 crater 运行中看到 <20 个 crate 因为关于封装符号的不同默认值而无法链接:这些可能需要 -Clink-arg=-Wl,-z,nostart-stop-gc 来匹配传统的 GNU ld 行为。

一些性能的巨大提升来自并行性,这在资源受限的环境中可能是不可取的。

总结

rustc 将在 x86_64-unknown-linux-gnu 的 nightly 版本上使用 rust-lld,以显著改进链接时间,从明天的 rustup nightly(nightly-2024-05-18)开始。如果遇到问题,请在 GitHub 上打开一个问题告知我们。

如果发生这种情况,您可以使用 -Z linker-features=-lld 标志恢复默认链接器。可以将其添加到常用的 RUSTFLAGS 环境变量,或项目的 .cargo/config.toml 配置文件中,如下所示:

ini 复制代码
[target.x86_64-unknown-linux-gnu]
rustflags = ["-Zlinker-features=-lld"]
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