🥇Poređenje performansi KDE Plasma sesija zasnovanih na X11 i Waylandu

Igor Ljubunčić, koji je bio odgovoran za visokoperformansne računarske proizvode u Canonicalu do 2024. godine, testirao je performanse i potrošnju energije KDE Plasma 6.4 sesija zasnovanih na X11 i Waylandu. Krajem juna, Igor je objavio pregled karakteristika KDE Plasma 6.4, u kojem je zaključio da je Wayland sesija inferiorna po performansama i da više opterećuje CPU i GPU od X11 sesije. U seriji novih članaka, Igor je pokušao detaljnije testirati performanse obje sesije.

U početku je primijećeno da se prilikom testiranja na Lenovo IdeaPad 3 laptopu sa integrisanom AMD GPU-om u Wayland sesiji, bez obzira na aktivnost, CPU konstantno opterećuje za oko 8%, a svake 2-3 sekunde dolazi do skoka koji u potpunosti opterećuje GPU. U X11 sesiji, opterećenje CPU-a i GPU-a tokom mirovanja bilo je nula. Daljnje testiranje sa uslužnim programom radeontop pokazalo je veću potrošnju resursa u Wayland sesiji, posebno kada je profil Color Accuracy omogućen u postavkama ekrana. Tabela ispod prikazuje prosječno opterećenje GPU-a generisano u procentima sa sličnim skupom pokrenutih aplikacija i prikupljanjem podataka svake sekunde tokom 60 sekundi.

Metrički Wayland + energetska efikasnost Wayland + tačnost boja X11 Grafički kanal 3.31 4.03 2.47 Vertex Grouper + Tesselator 0.33 0.3 0.11 Adreser tekstura 0.90 2.03 0.78 Izvoz shadera 2.24 3.03 1.42 Keš instrukcija sekvencera 0.06 0.08 0.03 Interpolator shadera 2.58 3.31 1.61 Konvertor skeniranja 2.54 3.18 1.54 Primitivni sklop 0.32 0.30 0.11 Blok dubine 2.51 3.18 1.53 Blok boja 2.51 3.18 1.54 VRAM 26.39 28.44 22.36 GTT 3.92 3.98 3.85 Takt memorije 33.33 54.90 54.81 Takt shadera 16.67 16.67 16.67

Testiranje potrošnje energije pomoću uslužnog programa powertop također je pokazalo prednost X11 sesije: potrošnja energije Wayland sesije pri izvođenju nekoliko uzoraka iznosila je 6.09 vati, Wayland s profilom Color Accuracy 6.05-6.08 vati, a X11 5.67-5.87 vati. Sveukupno je zaključeno da X11 sesija troši 3-7% manje baterije od Waylanda.

Provjera opterećenja CPU-a pomoću vmstat-a pokazala je da je tokom mirovanja, X11 sesija trošila 1.83% CPU-a, dok je Wayland trošio 1.97% (2.1% s profilom Color Accuracy). Uslužni program je pokrenut na svježe kreiranim Konsole sesijama, a prosječna vrijednost je izračunata s uzorkom svake sekunde tokom 60 sekundi. Opterećenje CPU-a za Wayland bilo je 7.6% veće (u režimu Color Accuracy bilo je 14%) nego za X11 sesiju. Wayland sesija je zabilježila 25% više prekida i 48% više promjena konteksta.

Metrički Wayland + energetska efikasnost Wayland + tačnost boja X11 Prosječan broj zadataka u redu za izvršavanje 0.18 0.35 0.07 Ukupan broj zadataka u redu za izvršavanje 11 21 4 Prekidi (u) 1188 1173 937 Prekidači konteksta (cs) 1195 1208 803 % neaktivnosti CPU-a (id) 98.03 97.90 98.17

Zatim je uslužni program perf korišten za analizu poziva tokom mirovanja. KWin_wayland je trošio približno 1% (1.5%) procesorskog vremena, a KWin_X11 0.44%. Pozivi prema amdgpu su bili 0.77% (1%) za Wayland i 0.65% za X11. U stanju mirovanja, X11 sesija je izvršavala približno dvostruko manje procesorskih instrukcija od sesije zasnovane na Waylandu.

Metrički Wayland + energetska efikasnost Wayland + tačnost boja X11 Takt CPU-a (ms) ~543,000 ~540,000 ~527,000 Prebacivanje konteksta 14,415 | 26.547/s 16,120 | 29.864/s 6,021 | 11.436/s Migracije CPU-a 72 | 0.133/s 139 | 0.258/s 92 | 0.175/s Greške stranice 201 | 0.37/s 450 | 0.834/s 75 | 0.142/s Ciklusi 3.95B | 0.007 GHz 4.43B | 0.008 GHz 1.9B | 0.004 GHz Zaustavljeni ciklusi na prednjem dijelu 452.5M | 11.47% 616.5M | 13.92% 213M | 11.13% Zaustavljeni ciklusi u pozadini 1.42B | 36.04% 1.45B | 32.82% 618M | 32.28% Instrukcije 780M | 0.2/ciklus 1.82 zaustavljeno/ciklus 901M | 0.2/ciklus 1.61 zaustavljeno/ciklus 483M | 0.25/ciklus 1.28 zaustavljeno/ciklus Grane 168M | 309K/s 193M | 358K/s 104M | 197K/s Promašaji grananja 13.83% 13.36% 11.7%

U sljedećem članku, testovi su ponovljeni u konfiguraciji sa Kubuntu 24.04 sa KDE Plasma 5.27 i Lenovo Y50-70 laptopom sa Intel CPU-om i NVIDIA grafičkom karticom. Rezultati su bili približno isti - Wayland sesija je bila manje efikasna od X11. Potrošnja energije je bila 22.42 vata u Waylandu i 21.86 u X11, opterećenje CPU-a u stanju mirovanja je bilo 0.067 u odnosu na 0.050, broj promjena konteksta je bio 43.835/s u odnosu na 34.133/s, opterećenje pri gledanju 4K videa u VLC-u je bilo 12.54% u odnosu na 4.26%, WebGL performanse su bile 16 FPS u odnosu na 29 FPS.

Daljnji slični testovi su reproducirani na Lenovo IdeaPad 3 laptopu sa AMD CPU/GPU koristeći svježu verziju iz KDE Neon projekta. U testu sa reprodukcijom 4K videa u VLC-u, opterećenje CPU-a pri korištenju X11 sa onemogućenim kompozitingom bilo je 3.72%, X11 sa omogućenim kompozitingom - 9.8%, Wayland sa tačnošću boja (CA) - 25.71%, Wayland u režimu energetske efikasnosti (PE) - 31.51%. Dakle, opterećenje CPU-a pri korištenju Walyand-a bilo je 8-10 puta veće nego pri korištenju X11.

Pri korištenju Walyanda, generirano je 5-16% više prekida. Razlika u opterećenju GPU-a bila je unutar 2%: Wayland (PE) — 56.33%, Wayland (CA) — 57.33%, X11 (Comp ON) — 57.98%, X11 (Comp OFF) — 56.81%. Što se tiče potrošnje energije, Wayland je trošio 8-49% više energije: Wayland (PE) — 13.8-20.4 vata, Wayland (CA) -13.8-14.1 vata, X11 (Comp ON) — 10.7-12.1 vata, X11 (Comp OFF) — 11.4-14.9 vata. U WebGL Aquarium testu, rezultati za Wayland i X11 bili su približno isti: Wayland (PE) - 16-38 FPS, Wayland (CA) - 18-37 FPS, X11 (Comp ON) - 16-42 FPS, X11 (Comp OFF) - 21-42 FPS, ali je potrošnja energije pri korištenju Waylanda bila veća za oko 8%.

Konačno, proveden je još jedan eksperiment, ovaj put koji je obuhvatio GNOME iz Fedore 42 i KDE Plasma 6.4 ili KDE neon. Testiranje je obavljeno na Lenovo IdeaPad 3 laptopu sa AMD CPU/GPU.

Opterećenje procesora u stanju mirovanja: KDE X11 - 1.83%, KDE Wayland (PE) - 1.97%, KDE Wayland (CA) - 2.1%, GNOME Wayland - 2.2%.
Potrošnja energije u stanju mirovanja s jednim prozorom terminala: KDE X11 - 5.67-5.87 vati, KDE Wayland (CA) - 6.05-6.08 vati, KDE Wayland (PE) - 6.09 vati, GNOME Wayland - 5.83-7.62 vati.
Opterećenje GPU-a u stanju mirovanja bilo je najniže u konfiguraciji GNOME Waylanda, ali razlika se objašnjava razlikom u pokretanju aplikacija System Monitor i GNOME System Monitor.
U statistikama koje je prikupio uslužni program perf, najmanje CPU vremena je potrošeno u konfiguraciji zasnovanoj na GNOME-u.
U testu reprodukcije 4K 60FPS videa u VLC-u, GNOME sesija u Fedori je potrošila nešto manje CPU-a (29.6%) od KDE-a zasnovanog na Waylandu u režimu Color Accuracy (31.51%), ali više od KDE sesije zasnovane na X11 (9.8%) i Waylanda u režimu energetske efikasnosti (25.71%).
Prilikom procjene potrošnje GPU resursa, GNOME sesija na Fedori je potrošila više GPU resursa u testu reprodukcije 4K 60FPS videa u VLC-u. Na primjer, opterećenje grafičkog cjevovoda GPU-a u GNOME-u na Fedori bilo je 58.21%, u KDE-u zasnovanom na Waylandu bilo je 56.33% i 57.33%, a u KDE X11 57.98%. Potrošnja video memorije u GNOME-u na Fedori bila je više nego dvostruko veća (50.89) nego u KDE-u zasnovanom na Waylandu (23.29 i 24.60), i 15% veća nego u KDE X11 (44.36).
Potrošnja energije prilikom reprodukcije videa: KDE X11 - 11.4-14.9 vati, KDE Wayland (CA) - 13.8-14.1 vati, GNOME Wayland - 12.5-15.6 vati, KDE Wayland (PE) - 13.8-20.4 vati.

Metrički Fedora 42 Wayland KDE neon Wayland (PE) KDE neon Wayland (CA) KDE neon X11 (Komp UKLJUČEN) Neaktivnost CPU % (id) 97.8 98.03 97.90 98.17 Prekidači konteksta (cs) 536 1195 1208 803 Prekidi (in) 929 1188 1173 937 Potrošnja energije (vati) 5.83-7.62 6.09 6.05-6.08 5.67-5.87 Takt CPU-a (ms) ~492,000 ~543,000 ~540,000 ~527,000 Prekidači konteksta 9,468 | 19.244/s 14,415 | 26.547/s 16,120 | 29.864/s 6,021 | 11.436/s % opterećenja CPU-a u stanju mirovanja tokom gledanja videa 70.4 68.49 74.29 90.20 Opterećenje GPU-a tokom gledanja videa 58.21% 56.33% 57.33% 57.98% VRAM 50.89 23.29 24.60 44.36 Potrošnja energije u vatima tokom gledanja videa 12.5-15.6 13.8-20.4 13.8-14.1 11.4-14.9 FPS u WebGL Aquarium testu 26-29 16-38 18-37 16-42 Potrošnja energije u WebGL Aquarium testu 17-19 17-29 16-27 21-29

Rezultati testova pokazuju da je prerano otpisati X11, a rješenja bazirana na Waylandu zahtijevaju dodatnu optimizaciju. X11 se i dalje navodi kao najoptimalnije rješenje u smislu performansi. Implementacija Waylanda u KDE-u je navodno bolja nego u GNOME-u - GNOME Wayland sesija implementirana u Fedori, sudeći po testovima, manje je produktivna od KDE Wayland sesije, koja pak zaostaje za KDE X11.

izvor: opennet.ru