为什么我的日志库会导致性能测试运行得更快？

Question

过去一年，我在C ++中开发了一个记录库，并考虑了性能。为了评估性能，我开发了a set of benchmarks来将我的代码与其他库进行比较，包括根本不执行日志记录的基本案例。

在我的上一个基准测试中，我测量了当日志记录处于活动状态时以及何时不处理时CPU密集型任务的总运行时间。然后我可以比较时间来确定我的库有多少开销。此条形图显示了与非记录基本情况相比的差异。

如您所见，我的库（“鲁莽”）添加负开销（除非所有4个CPU内核都忙）。启用日志记录时，程序运行速度比禁用日期快半秒。

我知道我应该尝试将其分解为更简单的情况，而不是询问4000行程序。但是有很多场所要去除什么，没有假设我会在试图隔离它时让问题消失。我可能会花一年时间做这件事。我希望Stack Overflow的集体专业知识会使这个问题变得更加浅薄，或者对于那些比我有更多经验的人来说，这个原因是显而易见的。

关于我的图书馆和基准的一些事实：

• 该库由一个前端API组成，该API将日志参数推送到无锁队列（Boost.Lockless）和后端线程，后者执行字符串格式化并将日志条目写入磁盘。
• 时间基于简单地在程序的开头和结尾调用std::chrono::steady_clock::now()并打印差异。
• 基准测试运行在4核Intel CPU（i7-3770K）上。
• 基准程序计算1024x1024 Mandelbrot分形并记录每个像素的统计信息，即它写入大约一百万个日志条目。
• 单个工作线程案例的总运行时间约为35秒。因此速度提升约为1.5％。
• 基准测试生成一个输出文件（这不是定时代码的一部分），其中包含生成的Mandelbrot分形。我已经验证打开和关闭日志记录时会产生相同的输出。
• 基准测试运行100次（使用所有基准测试库，大约需要10个小时）。条形图显示平均时间，误差条显示四分位数范围。
• Source code for the Mandelbrot computation
• Source code for the benchmark。
• Root of the code repository and documentation。

我的问题是，如何在启用我的日志库时解释明显的速度增加？

修改：这是在尝试评论中提供的建议后解决的。我的日志对象是在line 24 of the benchmark test上创建的。显然，当LOG_INIT（）触及日志对象时，它会触发页面错误，导致图像缓冲区的部分或全部页面映射到物理内存。我仍然不确定为什么这会使性能提高近半秒;即使没有日志对象，mandelbrot_thread（）函数中发生的第一件事就是写入图像缓冲区的底部，这应该具有类似的效果。但是，无论如何，在开始基准测试之前使用memset（）清除缓冲区会使一切变得更加清晰。目前的基准是here

我尝试过的其他事情是：

• 使用oprofile探查器运行它。即使在扩大作业以使其运行大约10分钟之后，我也永远无法在锁中注册任何时间。几乎所有的时间都在Mandelbrot计算的内循环中。但也许我能够以不同的方式解释它们，因为我知道页面错误。我没想过要检查图像写入是否花费了不成比例的时间。
• 取下锁。这确实对性能产生了重大影响，但结果仍然很奇怪，无论如何我都无法对任何多线程变体进行更改。
• 比较生成的汇编代码。存在差异，但是日志记录构建显然做了更多的事情。没有什么能成为明显的表演杀手。

Answer 1

首次访问未初始化的内存时，页面错误会影响计时。

因此，在第一次调用std::chrono::steady_clock::now()之前，通过在sample_buffer上运行memset（）来初始化内存。