Škálování quadcore při kompilaci jádra

26.7.2007 13:29 | Přečteno: 1557× | Linux | poslední úprava: 26.7.2007 13:30

Cílem tohoto zápisu je ukázat jak škáluje Q6600 při kompilaci kernelu. Obsahuje i odhad frekvence E6600 aby se v této úloze vyrovnalo Q6600.

Hardware a software

Q6600 @ 3GHz, 4GB DDR2 datarate 830MHz CAS 5

Jádro linux-2.6.22-gentoo-r1, gcc 4.1.2

Metodika měřeni

Vzal jsem jádro linux-2.6.22-gentoo-r1 a zahrnul vše co šlo do jádra. Vznikl tím poměrně značný cvalík- bzImage téměř 12MB (pro srovnání běžně používané jádro má lehce přes 2MB). Abych co nejvíce vyloučil vliv IO provedl jsem nejdrříve 2 "zahřívací" kompilace a následně pomocí time měřil čas provedení make pro různou hodnotu parametru j (viz man make). Po každém měření bylo pochopitelně provedeno make clean.

	Čas [s]		
-j 1	823,6	100%	1
-j 2	425,0	52%	1,94
-j 3	304,1	37%	2,71
-j 4	253,3	31%	3,25
-j 5	248,1	30%	3,32
-j 6	246,1	30%	3,35

Měřeni jsem chtěl zopakovat i pro 1 a 2 jádra ale to se ukázalo jako zbytečné- rozdil času make -j 2 na C2D a C2Q byl zanedbatelný a pro -j 3 se C2D chovalo stejně jako C2Q při přechodu z -j 4 na -j 5.

Interpretace

Při přechodu z -j 1 na -j 2 získáme o 48 % lepší čas. Je nutno dodat, že určité zrychlení se projeví i na počítači s jedním jádrem díky lepšímu využití času procesoru při čekání jednoho procesu na IO. I přes tento jev lze tento výsledek označit za velmi dobrý. Při přechodu z -j 2 na -j 4 získáme o 40 % času. Zde se již začíná citelněji projevovat to, že výkon procesoru není zdaleka jediným faktorem v této aplikaci. Projeví se omezení propustnosti sběrnic a paměti, zvýší se čas strávený čekáním na zámky v jádře a podobně. Celkově při přechodu z -j 1 na -j 4 ušetříme téměř 70 % času neboli urychlíme kompilaci 3.25x.

Odhad frekvence E6600, které se vyrovná Q6600 @ 3GHz

Pokles času kompilace s rostoucí frekvencí není lineární a už vůbec neplatí, že n % nárustu frekvence povede ke stejnému procentuálnímu poklesu času kompilace. S něčím takovým se ale dost blbě počítá, proto jsem se rozhodl v okolí "pracovního bodu" 3GHz linearizovat. Experimentálně mi vyšlo, že 10% nárust frekvence vede k 7 % urychlení kompilace pokud taktujeme s procesorem současně i paměti a FSB. Je to značně nepřesné a nadhodnocující ale spokojme se s tím, že uděláme spodní odhad potřebné frekvence. Abychom stáhli čas 425s na 253s potřebujeme počítat o 59,5 % rychleji. K tomu potrřebujeme frekvenci 5.55GHz

       

Komentáře

[Michal Fecko]

Prečo mam stále pocit že nový HW slúži len na ušetrenie pár stoviek sekúnd... :(

[miho]

Ja mam zase pocit, ze se to od tohoto (IMO vcelku rozumneho oduvodneni) sine spise smerem k tomu, ze novy HW slouzi jen k tomu, aby na tom dobre jelo dosadte_nazev_nejnovejsi_herni_pecky :)

[pele]

Dovedes odhadnout jake chyby se pri linearizaci dopustis?

[miho]

Nedokazu. Linearizuju kolem bodu 3GHz a aplikuju to az nekam k 6GHz, kde bude smernice krivka zavislosti vykonu na frekvenci mnohem nizsi ale jaka to nevim a ani si to nehodlam cucat z prstu. Proto jsem uz v blogpostu psal, ze se jedna jen o spodni odhad.

[pele]

Jasny. Pokud znas aspon zhruba prubeh, mozna by slo aproximovat, pak by se to mozna zpresnilo.

[Michal Vyskočil]

Když jsi chtěl vyloučit IO, proč jsi raději nekompiloval v tmpfs?

[miho]

Hlavne slo o vylouceni situace, kdy pri jedne kompilaci by se zdrojaky nacitaly z disku a pri druhe ne. Preci jen se jedna o spoustu souboru takze je vhodne mit vsechno v dentry cache.

[zde]

Interview with Con Kolivas

However, the desktop PC is crap. It's rubbish. The experience is so bloated and slowed down in all the things that matter to us. We all own computers today that were considered supercomputers 10 years ago. 10 years ago we owned supercomputers of 20 years ago.. and so on. So why on earth is everything so slow? If they're exponentially faster why does it take longer than ever for our computers to start, for the applications to start and so on? Sure, when they get down to the pure number crunching they're amazing (just encode a video and be amazed). But in everything else they must be unbelievably slower than ever.

[trekker.dk]

Tohle opakuje kdekdo a většinou nezmiňují jednu věc: kdo nechce dlouhý start, ten si udělá krátký...

Od startu počítače se děje dost věcí - 1) BIOS inicializuje hardware, testuje paměť, načte a spustí zavaděč... doba, za kterou se udělá tohle se od 386 v podstatě nezměnila.

2) Natáhne se jádro, které prohledává sběrnice, hledá hardware a načítá k němu ovladače - to taky chvíli trvá, oproti 386 to trvá o to déle, že je v počítači o dost víc hardwaru... namátkou integrovaná zvuková karta, integrovaná síťová karta, spousta senzorů, USB řadiče, atd.

3) Spouští se služby... tato část u 386 téměř vůbec nebyla, maximálně tak nějaký avast, většina spouštěných služeb se týká věcí, které tenkrát nebyly ... namátkou samba, hal, různí démoni hlídající stav HW. Kdo tyhle služby nechce, může si je vyházet nebo aspoň místo initu použít třeba runit (doufám, že se to tak jmenuje).

4) Startuje DE. Kdo chce rychlost, nainstaluje si Xfce nebo něco podobného a má vysmáto.

Ono se to dobře nadává na to, že dnešní software je pomalý, ale většinou je to něco, co uživatelé chtějí nebo je jim to jedno nebo se jim to líbí.

[zde]

Pokud se doba nezměnila, přestože CPU se 100x zrychlilo, znamená to že se a) dělá 100x víc věcí b) se stejné věci dělají 100x blběji.

[Ondrej 'SanTiago' Zajicek]

Ne. Velka cast boot-time veci (zejmena inicializace a detekce hardware) je pomala bud kvuli pomale odezve hardware, nebo kvuli povinnym timeoutum, nikoliv ze by nestihalo CPU.

[peter_h]

Hej, ale nedalo by sa to robit napr. paralelne? A ten HW neinicializuje BIOS, ale CPU, ktore je rychlejsie, v BIOSe je len program. Akoto, ze BeOS to dokaze tak rychlo?
Dolezita pasaz z toho rozhovoru je ta, ze vacsina prace v linuxovom jadre je robena vyvojarmi platenymi redhatom a podobnymi ustavmi, kde im ide o to 1% z nejakeho benchmarku merajuceho serverovu zataz, na desktope sa skoro nic nevylepsuje.

[trekker.dk]

A ten HW neinicializuje BIOS, ale CPU, ktore je rychlejsie, v BIOSe je len program.

Samozřejmě, že to dělá CPU a v BIOSu je jenom program. Všechno, co dělá BIOS, je program, který vykonává CPU.

Akoto, ze BeOS to dokaze tak rychlo?

BeOS je operační systém, BIOS ne. Když spustím BeOS na PC (pakliže to vůbec jde) tak doba, za kterou BIOS inicializuje HW se vůbec nezmění.

[peter]

No asi som to mal dat hned k tomu prvemu prispevku, lebo si to vobec nepochopil. Islo mi o to, ze akoto ze niekde sa to da, (BeOS) a inde nie (linux)? Ako uzivatela ma btw. vobec nezaujima co developeri a neviem kto, mna zaujima ako rychlo to pracuje (resp. zdrziava ma pri praci).
Samozrejme, ze viem co je bios a co os, slo o to, ze kedze CPU je rychlejsie, aj start by mohol byt a tie timeouty ma vobec netrapia, cela PC architektura je na ho...

[trekker.dk]

Samozrejme, ze viem co je bios a co os, slo o to, ze kedze CPU je rychlejsie, aj start by mohol byt a tie timeouty ma vobec netrapia,...

Timeouty tě vůbec netrápí, ale kdyby se vynechaly, tak by sis stěžoval, že ten a ten kus HW je špatný, protože ti nefunguje. Ostatně když jsi tak chytrý, tak proč nepracuješ na linuxbios? Ten startuje rychleji než BIOS obyčejný.

...cela PC architektura je na ho...

No jasně, teď jsi to rozlousknul.

[peter]

No, nechajme to tak, nechapes, ze mna netrapia nejake timeouty, ani preco to tak dlho bootuje, ale ze to tak vobec je? V dnesnej dobe a pri 3GHz CPU ocakavam, ze aplikacie budu reagovat instantne, ze pri uber-hackerskej operacii ako je presun okna nebude prekreslovanie pod tym badatelne a ze to bude pracovat plynulo bez zasekov. Toto momentalne linux na pc bohuzial nesplna (a ani ziaden iny OS - teda tu plynulu pracu). A okrem toho, preco k CPU na 3GHz cpú periferie, kde musis cakat pri i/o par milisekund? Asi si nezazil instant on, to bolo uz pred, hmm, viac ako desiatimi rokmi, potom prislo PC a bolo to v ...

[disorder]

PC prislo po roku 1997? tesne vedla

[peter]

A ty..fakt! To som uz taky stary? Fakt je, ze dnes sa bootuje este aj mobil. Nechapem preco, ved tam je na 99% iste ake periferie ma.

[zde]

Sice to nebylo na mě, ale..

Timeouty tě vůbec netrápí, ale kdyby se vynechaly, tak by sis stěžoval, že ten a ten kus HW je špatný, protože ti nefunguje.

Když je v PC něco trochu neobvyklejšího nebo blbě podporovaného, nefunguje to ani s těmi timeouty (viz nedávné problémy s libata). Navíc osobně si myslím že většina timeoutů je způsobena prasáckým kódem, který probuje co nemá, a úchylnýma specama, který jsou zbytečně benevolentní a dávají vteřinové timeouty tam kde by měly být milisekundové.

Ostatně když jsi tak chytrý, tak proč nepracuješ na linuxbios? Ten startuje rychleji než BIOS obyčejný.

IMHO lepší než ztrácet čas oživováním zombií je poohlédnout se po alternativě. Číňani začínají prodávat docela použitelná PC s Godsonem za cca $150-$200.

[trekker.dk]

Pokud se doba nezměnila, přestože CPU se 100x zrychlilo, znamená to že se a) dělá 100x víc věcí

To jsem řekl v bodech 2 - 4.