Question

我一直在做一个爱好项目（用C语言编写），但还远未完成。它的速度非常快，所以我最近决定做一些基准测试，以验证我解决问题的方法效率不高。

$ time ./old
real 1m55.92
user 0m54.29
sys 0m33.24

我重新设计了程序的一部分，以显着删除不必要的操作，减少内存缓存未命中和分支错误预测。精彩的Callgrind工具向我展示了越来越多令人印象深刻的数字。大部分基准测试都是在不需要外部流程的情况下完成的。

$ time ./old --dry-run
real 0m00.75
user 0m00.28
sys 0m00.24

$ time ./new --dry-run
real 0m00.15
user 0m00.12
sys 0m00.02

显然，我至少做对了。然而，运行真实的程序讲述了一个不同的故事。

$ time ./new
real 2m00.29
user 0m53.74
sys 0m36.22

您可能已经注意到，时间主要取决于外部流程。我不知道是什么导致了回归。它没什么好奇怪的;只是一个传统的vfork / execve / waitpid由一个线程完成，以相同的顺序运行相同的程序。

某些东西必须导致分叉变慢，所以我做了一个小测试（类似于下面的测试），它只会产生新的进程并且不会产生与我的程序相关的开销。显然这必须是最快的。

#define _GNU_SOURCE
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char **argv)
{
    static const char *const _argv[] = {"/usr/bin/md5sum", "test.c", 0};

    int fd = open("/dev/null", O_WRONLY);
    dup2(fd, STDOUT_FILENO);
    close(fd);

    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
        int pid = vfork();
        int status;
        if (!pid)
        {
            execve("/usr/bin/md5sum", (char*const*)_argv, environ);
            _exit(1);
        }
        waitpid(pid, &status, 0);
    }
    return 0;
}

$ time ./test
real 1m58.63
user 0m68.05
sys 0m30.96

我猜不是。

此时我决定投票给州长表现，时间越来越好：

$ for i in 0 1 2 3 4 5 6 7; do sudo sh -c "echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpu$i/cpufreq/scaling_governor";done
$ time ./test
real 1m03.44
user 0m29.30
sys 0m10.66

似乎每个新进程都安排在一个单独的核心上，并且它需要一段时间才能切换到更高的频率。我不能说为什么旧版本跑得更快。也许这很幸运。也许它（由于效率低下）导致CPU更早地选择更高的频率。

更改调控器的一个很好的副作用是编译时间也得到了改善。显然编译需要许多新流程。但这不是一个可行的解决方案，因为这个程序必须在其他人的台式机（和笔记本电脑）上运行。

我发现改善原始时间的唯一方法是通过在开头添加此代码将程序（和子进程）限制为单个CPU：

cpu_set_t mask;
CPU_ZERO(&mask);
CPU_SET(0, &mask);
sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask);

尽管使用了默认的“ondemand”调控器，但实际上这是最快的：

$ time ./test
real 0m59.74
user 0m29.02
sys 0m10.67

它不仅是一个hackish解决方案，而且在启动的程序使用多个线程时效果不佳。我的程序无法知道这一点。

有没有人知道如何让生成的进程以高CPU时钟频率运行？它必须是自动化的，不需要su priviliges。虽然到目前为止我只在Linux上测试了这个，但我打算将它移植到或多或少所有流行和不受欢迎的桌面操作系统（它也将在服务器上运行）。任何平台上的任何想法都是受欢迎的。

Answer 1

CPU频率（大多数操作系统）被视为系统属性。因此，如果没有root权限，则无法更改它。有一些关于扩展的研究允许采用特定的程序;然而，由于能量/性能模型即使对于相同的通用架构也不同，因此很难找到通用解决方案。

此外，请注意，为了保证公平性，linux调度程序共享子项的第一个时期的perent和子进程的执行时间。这可能会对您的问题产生影响。

如何提高新生成进程的CPU频率

1 个答案: