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Loading FixedPointNumbers invalidates ~7,700 precompiled method instances (7x slower first mtkcompile)

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Avaliação

Dificuldade
5/5
Tempo estimado
Mais de uma semana
Facilidade para iniciantes
42/100
Tipo de issue
Bug
Clareza
Razoavelmente clara
Status de atividade
Ativa
Stack de tecnologia
julia
Domínio
performance

Direção de pesquisa

Comece com mwe.jl e as medições de invalidações do SnoopCompile; em seguida, inspecione os métodos listados em src/fixed.jl, src/normed.jl e src/FixedPointNumbers.jl. Compare assinaturas mais restritas ou outras alterações com as 7.708 invalidações e os tempos do mtkcompile, verificando ao mesmo tempo se o comportamento de FixedPointNumbers continua correto; o trabalho estará concluído quando o impacto do carregamento for reduzido sem regressões.

Escrita pelo modelo de indexação a partir do texto da issue.

Descrição

Summary

Loading FixedPointNumbers into a session that already has ModelingToolkit loaded invalidates
7,708 precompiled method instances and makes the first mtkcompile call take 23.59 s
instead of 0.04 s — a huge slowdown in a script that never uses a fixed-point number.

Most users meet this indirectly: ColorTypes/Colors depend on FixedPointNumbers, so any
Makie-based plotting next to ModelingToolkit pays this cost on the first model build.

MWE

# mwe.jl
using ModelingToolkit
using ModelingToolkit: t_nounits as t, D_nounits as D
if get(ENV, "LOAD_FPN", "0") == "1"
    @eval using FixedPointNumbers      # <-- the only difference
end
@variables x(t)=1.0 y(t)=0.0
@named sys = System([D(x) ~ y, D(y) ~ -x], t)
t0 = time(); mtkcompile(sys); println("mtkcompile: ", round(time()-t0, digits=2), " s")

(test) pkg> st
Status `~/test/Project.toml`
  [53c48c17] FixedPointNumbers v0.9.1
  [961ee093] ModelingToolkit v11.41.0

$ julia --startup-file=no --project=. mwe.jl
mtkcompile: 0,04 s

$ LOAD_FPN=1 julia --startup-file=no --project=. mwe.jl
mtkcompile: 23.59 s

As a control, loading a package of comparable size that does not add methods to Base
generics (using LaTeXStrings) leaves the time unchanged at 0.04 s, so this is not the
general cost of loading a package.

Attribution

using SnoopCompileCore
using ModelingToolkit
invs = @snoop_invalidations using FixedPointNumbers;
using SnoopCompile
length(uinvalidated(invs))   # 7708, from 15 culprit methods

Ranked by countchildren:

children method
14312 promote_rule(::Type{Fixed{T1,f1}}, ::Type{Fixed{T2,f2}}) where {T1,T2,f1,f2} — src/fixed.jl:199
3556 length(r::AbstractUnitRange{N}) where {T<:Unsigned, N<:Normed{T}} — src/normed.jl:304
3089 ceil(::Type{Ti}, x::Normed) where Ti<:Integer — src/normed.jl:277
1668 showarg(io::IO, a::Array{T}, toplevel) where T<:FixedPoint — src/FixedPointNumbers.jl:279
403 reduce_first(::typeof(Base.add_sum), x::FixedPoint) — src/FixedPointNumbers.jl:296
109 -(x::X) where X<:FixedPoint — src/FixedPointNumbers.jl:233

None of these are type piracy — every one is dispatching on a FixedPointNumbers type. The
cost seems to come from adding methods to widely-inferred Base generics (promote_rule,
length, ceil, convert), which discards inference results in already-loaded packages
that call those generics on non-concrete argument types.

Question

Is there room to narrow any of these signatures, or is this something that has to be fixed
on the consuming side (or in Base)? I am mostly filing this for the record, since the
measured impact is large and I could not find an existing issue about it. Happy to run
further measurements if that helps.

Versions

Julia 1.12.7 (Linux, x86_64), FixedPointNumbers 0.8.6, ModelingToolkit 11.17.0,
SnoopCompile 3.2.9.

Linguagem predominante
Julia
Estrelas
95
Forks
38
Merge médio
1d 7min
PRs com merge (30d)
4

Preparar o ambiente

Primeiros passos

  1. Leia a issue inteira e depois o guia de contribuição do projeto.
  2. Comente na issue dizendo que vai assumir — evita que duas pessoas façam o mesmo trabalho.
  3. Faça um fork do repositório e trabalhe em uma branch.
  4. Abra um pull request que referencie o número da issue.

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