标签：UnixBench bufsize 测试 验证 maxblocks System File Copy CPU
UnixBench的简单测试与验证
目标
飞腾2000+ (物理机和虚拟机)
Intel Golden 6170 物理机
Intel Golden 5218 虚拟机 Gold 5218 CPU @ 2.30GHz
至强十年前的CPU E5-2620 物理机
E5-2630 v3 @ 2.40GHz 虚拟机
验证一下不同机器的最简单的性能数据.
过程
第一步 下载UnixBench
https://codeload.github.com/kdlucas/byte-unixbench/tar.gz/refs/tags/v5.1.3
下载完后 该改名, 放到不同的机器里面
tar -zxvf unixbench-5.1.3.tar.gz
cd byte-unixbench-5.1.3/UnixBench/
sed -i "s/GRAPHIC_TESTS = defined/#GRAPHIC_TESTS = defined/g" ./Makefile
make
执行命令为:
./Run
简单参数介绍
简单参数介绍文字版
Unixbench做了哪些性能测试
Dhrystone 2 using register variables
这里有比较详细的dhrystone介绍，这个主要是测整数性能，对应的浮点数测试是：Double-Precision Whetstone。
那绕开里面一坨计算，说下输出：默认就是在10秒内，那一坨计算能计算次数，算出分数后，参考前面篇UnixBench算分介绍，算出Index分数。
Double-Precision Whetstone
既然有整数运算的CPU性能，那么浮点数运算性能也希望有，于是就有了：whets.c
Execl Throughput
除了前面介绍的那两个比较复杂，UnixBench其他的运算都比较简单，Execl它的实际就是递归调用，它主要利用的是execl函数。
本身execl.c编译出来后的执行文件是execl的二进制文件，execl函数执行的时候记录参数：开始时间，执行次数，耗时（一般都是10秒）。
当本次总执行时间耗时超过10秒时，输出执行次数，然后根据算分规则算分，这个思想还是很巧妙的。
File Copy
这个主要是测试的write和read两个函数，测试30秒。实现很简单,先写入一个文件2秒（循环写入），再读2秒，
然后从刚刚写入的文件读取数据，写入到另一个文件，循环写入，在30秒的读写次数。
不同的参数测试测的是不同块大小，不同块数的性能，如果测试磁盘建议用FIO测试。
Pipe Throughput
打开一个管道，往管道写入512个bytes，再读出来，测试10秒，总共读写次数
Pipe-based Context Switching
打开两个管道，开启两个进程，其中一个进程往管道1写，往管道2读，另一个进程往管道2写，往管道2读，
一个进程完成一次读写，计数+1。其中一个很有意思的事情：如果这两个进程在同一个CPU和不同的CPU有完全不同的性能，
在同一个CPU下性能会好很多。这里有篇很细致的分析，值得大家评阅：Unixbench 测试套件缺陷深度分析
Process Creation
就是不停调用fork函数，创建进程，并立马退出，成功一次计数+1。
Shell Scripts
通过fork函数，创建进程，不停地执行一个脚本, 执行成功一次+1.
所谓Shell Scripts (1 concurrent) 一个并发是指传递给脚本：pgms/multi.sh 参数是1，
同样Shell Scripts (8 concurrent) ，传递给脚本的参数是8，同时8个子任务并发执行。
System Call Overhead
本意是想计算进入离开操作系统的开销，进入离开一次计数+1，
在10秒内的执行次数. 实际执行的效果是fork子进程，waitpid函数后退出，计数+1
部分机器的配置与结果
- Intel(R) Xeon(R) Gold 6150 CPU @ 2.70GHz * 18 *4 1T内存
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 45321616.5 3883.6
Double-Precision Whetstone 55.0 3994.4 726.3
Execl Throughput 43.0 990.5 230.3
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 653004.6 1649.0
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 170341.0 1029.3
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 1991790.6 3434.1
Pipe Throughput 12440.0 812102.4 652.8
Pipe-based Context Switching 4000.0 129430.3 323.6
Process Creation 126.0 2688.8 213.4
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 2276.7 536.9
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 1225.2 2042.0
System Call Overhead 15000.0 656542.4 437.7
========
System Benchmarks Index Score 811.8
------------------------------------------------------------------------
Benchmark Run: 日 9月 25 2022 17:19:07 - 17:19:07
144 CPUs in system; running 144 parallel copies of tests
- Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2620 0 @ 2.00GHz62 32G内存
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 26845867.5 2300.4
Double-Precision Whetstone 55.0 3161.6 574.8
Execl Throughput 43.0 1477.6 343.6
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 253582.3 640.4
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 67713.4 409.1
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 731087.8 1260.5
Pipe Throughput 12440.0 322218.7 259.0
Pipe-based Context Switching 4000.0 95001.7 237.5
Process Creation 126.0 5645.1 448.0
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 3719.6 877.3
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 1646.3 2743.9
System Call Overhead 15000.0 211672.9 141.1
========
System Benchmarks Index Score 578.5
------------------------------------------------------------------------
Benchmark Run: 日 9月 25 2022 17:25:56 - 17:25:56
24 CPUs in system; running 24 parallel copies of tests
- FT-2000+/64 2.0Ghz * 64core * 1 128G内存
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 22368348.8 1916.7
Double-Precision Whetstone 55.0 3631.2 660.2
Execl Throughput 43.0 2535.4 589.6
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 403977.6 1020.1
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 123146.9 744.1
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 1059038.5 1825.9
Pipe Throughput 12440.0 731953.9 588.4
Pipe-based Context Switching 4000.0 128939.1 322.3
Process Creation 126.0 5281.5 419.2
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 3729.0 879.5
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 1687.8 2813.0
System Call Overhead 15000.0 512275.3 341.5
========
System Benchmarks Index Score 800.7
------------------------------------------------------------------------
Benchmark Run: 日 9月 25 2022 17:27:32 - 17:27:32
64 CPUs in system; running 64 parallel copies of tests
- 虚拟机 Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2630 v3 @ 2.40GHz *8vCPU 16G内存
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 211612119.4 18133.0
Double-Precision Whetstone 55.0 35513.7 6457.0
Execl Throughput 43.0 7928.8 1843.9
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 1008598.8 2547.0
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 280047.4 1692.1
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 3083540.8 5316.4
Pipe Throughput 12440.0 6476970.5 5206.6
Pipe-based Context Switching 4000.0 1522650.6 3806.6
Process Creation 126.0 29679.7 2355.5
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 21083.6 4972.6
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 3255.8 5426.4
System Call Overhead 15000.0 4443744.9 2962.5
========
System Benchmarks Index Score 4032.0
只进行一个copy的性能为: Run -c 1
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 34026972.9 2915.8
Double-Precision Whetstone 55.0 4072.9 740.5
Execl Throughput 43.0 2797.2 650.5
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 747208.9 1886.9
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 208899.4 1262.2
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 1819202.2 3136.6
Pipe Throughput 12440.0 1148215.4 923.0
Pipe-based Context Switching 4000.0 132960.3 332.4
Process Creation 126.0 7724.1 613.0
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 6659.2 1570.6
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 2005.4 3342.3
System Call Overhead 15000.0 2023562.5 1349.0
========
System Benchmarks Index Score 1245.8
- KVM虚拟机 FT-2000+/64 *12 32G内存
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 230828135.7 19779.6
Double-Precision Whetstone 55.0 43293.8 7871.6
Execl Throughput 43.0 12516.6 2910.8
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 337653.1 852.7
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 88730.2 536.1
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 1151598.8 1985.5
Pipe Throughput 12440.0 6932899.9 5573.1
Pipe-based Context Switching 4000.0 839878.7 2099.7
Process Creation 126.0 14315.2 1136.1
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 14834.8 3498.8
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 2267.5 3779.1
System Call Overhead 15000.0 1072451.9 715.0
========
System Benchmarks Index Score 2470.5
只进行一个copy的性能为:
System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX
Dhrystone 2 using register variables 116700.0 22350448.1 1915.2
Double-Precision Whetstone 55.0 3610.6 656.5
Execl Throughput 43.0 2140.6 497.8
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 361175.9 912.1
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 107413.0 649.0
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 998342.8 1721.3
Pipe Throughput 12440.0 689464.3 554.2
Pipe-based Context Switching 4000.0 45415.8 113.5
Process Creation 126.0 3255.5 258.4
Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 3168.9 747.4
Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 1299.4 2165.6
System Call Overhead 15000.0 472585.1 315.1
========
System Benchmarks Index Score 646.1
部分结论1
这次测试感觉非常反常识.. 我的服务器甚至不如部分云主机的结果好..
而且很奇怪的是 物理机器的测试结果都不如虚拟机..所以感觉很诡异.
猜测物理机的性能结果有损耗, 可能只能用来评估虚拟机的性能.
但是感觉自己的部分项目经验. 能够得出部分浅显的结论2
部分结论2
CPU的速度主频仅是其中一个变量.
不同指令集, 不同架构, 不同厂商的CPU完全不具备横向对比的基础.
引申出来比较重要的概念是IPC, instruction per cycle.
但是这个概念意义也不是很大, 通过整数和浮点计算出来的结果其实与现实生产差距巨大
但是可以这样理解. 跑分高了性能不一定好, 但是跑分低了性能一定很差.
SPEC2006和SPEC2017可以对CPU进行简单的度量, 但是结果具有一定的欺骗性
GCC和ICC不同编译器以及不通的编译优化会导致结果天差地别.
CPU的指令集对性能有影响,但是不是最大的变量.VIA的x86的CPU就不如安培的ARM架构的CPU
架构和制程非常重要. 架构会决定流水线深度和多发射的条数,以及uos的数量和编译器前后端的优化程度.
制程会决定CPU的体质, 能不能支撑大量的计算和生产的压力.
可以理解 架构就是技术 支撑就是体力. 想打好球 两者缺一不可. 并且是相辅相成的.
流水线深度和多发射的数量对性能影响很大.
并且指令预取.以及分支判断的算法对性能影响也很大. 分支判断对了. L1I就会更好发挥做用.
然后缓存对CPU的影响更体现在生产上. 科学计算可能可以不太考虑缓存. 但是生产服务器必须要考虑.
不管是L1 L2 L3 还是TLB 还是寄存器. 他的性能和容量决定了很大一部分CPU的性能也很考验CPU厂商的技术功底
在满足上面的情况下. CPU对中断和上下文切换的效率也会影响性能表现.
尤其是多线程情况时的处理.
CPU终归是要将数据从内存中取出,计算完再写入到内存的. 所以内存带宽和内存时延 就是除了CPU本身之外最大的性能参数
CPU的带宽很好理解. 一般就是比如DDR4-2933 然后乘以系统内的激活通道数再乘以(根据配置和插入的内存可能不乘) 2 进行计算.
现在来说带宽一把还可以喂饱CPU,但是时延是非常重要的. 他决定了计算的响应时间. 时延一方面跟内存体质有关系.
另一方面也跟CPU的总线结构, 以及Core之间的互连结构有关系.
其他像是PCI-E以及ACHI接口对性能的影响主要体现在数据库和文件系统落盘上面.
应用环境一般不会考虑这个. 但是数据库会考虑的更多,
其实不管是网络还是存储. 都可以理解为是IO.都需要关注带宽以及延时.
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