🥇Usporedba performansi KDE Plasma sesija na temelju X11 i Waylanda

Igor Ljubuncic, koji je do 2024. godine bio odgovoran u kompaniji Canonical za proizvode povezane s visokoučinkovitim računalstvom, proveo je testiranje performansi i potrošnje energije sesija KDE Plasma 6.4 na bazi X11 i Waylanda. Krajem lipnja Igor je objavio pregled mogućnosti KDE Plasma 6.4 u kojem je došao do zaključka da sesija na bazi Waylanda zaostaje u performansama i više opterećuje CPU i GPU nego sesija na bazi X11. U seriji novih članaka Igor je pokušao dublje testirati performanse obje sesije.

Prvotno je zabilježeno da tijekom testiranja na prijenosnom računalu Lenovo IdeaPad 3 s integriranim GPU-om AMD sesija Wayland neovisno o aktivnostima CPU-a stalno opterećuje otprilike 8%, a svakih 2-3 sekunde dolazi do skoka koji potpuno opterećuje GPU. U sesiji X11 opterećenje CPU-a i GPU-a tijekom mirovanja bilo je na nuli. Daljnja provjera alatom radeontop pokazala je veću potrošnju resursa u sesiji Wayland, posebno prilikom uključivanja profila „Točnost boje“ u postavkama zaslona. U donjoj tablici navedena je prosječna opterećenja GPU-a u postotcima pri sličnom skupu pokrenutih aplikacija i prikupljanju podataka svake sekunde tijekom 60 sekundi.

Metrička Wayland + energetska učinkovitost Wayland + točnost boje X11 Grafički vod 3.31 4.03 2.47 Skupina temeljaca + Tesselator 0.33 0.3 0.11 Adresant teksture 0.90 2.03 0.78 Izvoz sjenčila 2.24 3.03 1.42 Predmemorija instrukcija sekvencera 0.06 0.08 0.03 Interpolacija sjenila 2.58 3.31 1.61 Skener konvertera 2.54 3.18 1.54 Sastavljanje primitva 0.32 0.30 0.11 Blok dubine 2.51 3.18 1.53 Blok boje 2.51 3.18 1.54 VRAM 26.39 28.44 22.36 GTT 3.92 3.98 3.85 Brzina sata memorije 33.33 54.90 54.81 Brzina sata sjenila 16.67 16.67 16.67

Testiranje potrošnje energije alatom powertop također je pokazalo prednost sesije X11: potrošnja energije sesije Wayland tijekom nekoliko uzoraka iznosila je 6.09 watta, Wayland s profilom „Točnost boje“ 6.05-6.08 watta, dok je X11 iznosio 5.67-5.87 watta. Sveukupno, donesen je zaključak da sesija X11 troši 3-7% manje baterije nego Wayland.

Test opterećenja CPU-a pomoću alata vmstat pokazao je da je tijekom mirovanja sesija X11 trošila 1.83% CPU-a, dok je Wayland trošio 1.97% (2.1% s profilom točnosti boja). Alat je pokrenut na svježe stvorenim sesijama u terminalu Konsole, pri čemu se izračunavala prosječna vrijednost uzimanjem uzoraka svake sekunde tijekom 60 sekundi. Opterećenje CPU-a pri korištenju Waylanda bilo je više za 7.6% (14% u načinu rada točnosti boja) nego pri korištenju sesije X11. U sesiji Wayland zabilježeno je 25% više prekida i 48% više prebacivanja konteksta.

Metrička Wayland + energetska učinkovitost Wayland + točnost boja X11 Prosječan broj zadataka u redoslijedu izvršavanja 0.18 0.35 0.07 Ukupno zadataka u redoslijedu izvršavanja 11 21 4 Prekidi (u) 1188 1173 937 Prebacivanja konteksta (cs) 1195 1208 803 Nezaposleni CPU % (id) 98.03 97.90 98.17

Nakon toga, uz pomoć alata perf, provedena je analiza poziva tijekom mirovanja. KWin_wayland trošio je otprilike 1% (1.5%) procesorskog vremena, dok je KWin_X11 trošio 0.44%. Pozivi prema amdgpu iznosili su 0.77% (1%) za Wayland i 0.65% za X11. U načinu mirovanja, sesija X11 izvela je otprilike dvostruko manje procesorskih instrukcija nego sesija na bazi Waylanda.

Metrička Wayland + energetska učinkovitost Wayland + točnost boja X11 Ključna frekvencija CPU-a (ms) ~543,000 ~540,000 ~527,000 Prebacivanja 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 stranica 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 Ciklusi zastoja (frontend) 452.5M | 11.47% 616.5M | 13.92% 213M | 11.13% Ciklusi zastoja (backend) 1.42B | 36.04% 1.45B | 32.82% 618M | 32.28% Instrukcije 780M | 0.2/ciklus 1.82 zastoja/ciklus 901M | 0.2/ciklus 1.61 zastoja/ciklus 483M | 0.25/ciklus 1.28 zastoja/ciklus Granice 168M | 309K/s 193M | 358K/s 104M | 197K/s Propuštene granice 13.83% 13.36% 11.7%

U sljedećem članku, testovi su ponovljeni u konfiguraciji s Kubuntu 24.04 i KDE Plasma 5.27 na prijenosnom računalu Lenovo Y50-70 s Intel CPU-om i NVIDIA grafičkom karticom. Rezultati su bili približno isti — sesija Wayland pokazala se manje učinkovita od X11. Potrošnja energije iznosila je 22.42 vata u Wayland-u i 21.86 u X11, opterećenje CPU-a tijekom mirovanja 0.067 naspram 0.050, broj prebacivanja konteksta — 43.835/s naspram 34.133/s, opterećenje tijekom gledanja 4K videa u VLC-u — 12.54% naspram 4.26%, performanse WebGL — 16 FPS naspram 29 FPS.

Dalje, slični testovi izvedeni su na laptopu Lenovo IdeaPad 3 s CPU/GPU AMD koristeći svježu verziju projekta KDE Neon. U testu reprodukcije 4K videa u VLC-u, opterećenje na CPU-u korištenjem X11 s isključenim kompozitiranjem bilo je 3.72%, X11 s uključenim kompozitiranjem — 9.8%, Wayland s Color Accuracy (CA) — 25.71%, Wayland u režimu efikasne potrošnje energije (PE) — 31.51%. Tako je opterećenje na CPU-u pri korištenju Waylanda bilo 8-10 puta veće nego pri korištenju X11.

Pri korištenju Waylanda zabilježena je i generacija 5-16% više prekida. Razlika u opterećenju na GPU-u bila je unutar 2% razlika: Wayland (PE) — 56.33%, Wayland (CA) — 57.33%, X11 (Comp ON) — 57.98%, X11 (Comp OFF) — 56.81%. U pogledu potrošnje energije, Wayland je trošio više energije za 8-49%: 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 testu WebGL Aquarium, rezultati za Wayland i X11 bili su otprilike 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 viša za otprilike 8%.

Na kraju je proveden još jedan eksperiment, ovaj put obuhvatajući GNOME iz Fedore 42 i KDE Plasma 6.4 ili KDE neon. Testiranje je provedeno na laptopu Lenovo IdeaPad 3 s CPU/GPU AMD.

Opterećenje na CPU-u 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 vata, KDE Wayland (CA) — 6.05-6.08 vata, KDE Wayland (PE) — 6.09 vata, GNOME Wayland — 5.83-7.62 vata.
Opterećenje na GPU-u u stanju mirovanja bilo je najmanje u konfiguraciji s GNOME Wayland, no razlika se objašnjava razlika u pokrenutim aplikacijama System Monitor i GNOME System Monitor.
U statistikama prikupljenim alatom perf, najmanje procesorskog vremena potrošeno je u konfiguraciji temeljnoj na GNOME.
U testu reprodukcije videa 4K 60FPS u VLC-u, sesija GNOME u Fedori potrošila je malo manje CPU-a (29.6%) nego KDE temeljen na Waylandu u režimu Color Accuracy (31.51%), ali više nego sesija KDE-a temeljenog na X11 (9.8%) i Waylandu u režimu efikasne potrošnje energije (25.71%).
Pri ocjeni potrošnje resursa GPU, GNOME sesija u Fedori tijekom testiranja reprodukcije videozapisa 4K 60FPS u VLC-u trošila je više GPU resursa. Na primjer, opterećenje grafičkog kanala GPU u GNOME-u u Fedori iznosilo je 58.21%, u KDE-u na temelju Waylanda 56.33% i 57.33%, dok je u KDE X11 iznosilo 57.98%. Potrošnja video memorije u GNOME-u u Fedori više je od dva puta premašila (50.89) pokazatelje KDE-a na temelju Waylanda (23.29 i 24.60) i bila je 15% veća od KDE-a X11 (44.36).
Potrošnja energije tijekom reprodukcije videa: KDE X11 — 11.4-14.9 vata, KDE Wayland (CA) — 13.8-14.1 vata, GNOME Wayland — 12.5-15.6 vata, KDE Wayland (PE) — 13.8-20.4 vata.

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

Na temelju testiranja, zaključeno je da je prerano odbaciti X11, a rješenja temeljena na Waylandu zahtijevaju dodatnu optimizaciju. X11 se i dalje ističe kao najoptiomalnije rješenje u pogledu performansi. Implementacija Waylanda u KDE-u vjerovatno je bolja nego u GNOME-u — GNOME Wayland sesija implementirana u Fedori, prema testovima, je manje učinkovita od KDE Wayland sesije, koja zaostaje iza KDE X11.

Izvor: opennet.ru

Usporedba performansi sesija KDE Plasma na bazi X11 i Waylanda.