🥇X11-ի և Wayland-ի վրա հիմնված KDE Plasma սեսիաների կատարողականության համեմատություն

Իգոր Լյուբունչիչը, որը մինչև 2024 թվականը Canonical-ում պատասխանատու էր բարձր արտադրողականության հաշվողական արտադրանքի համար, փորձարկեց KDE Plasma 6.4 սեսիաների աշխատանքը և էներգիայի սպառումը X11-ի և Wayland-ի վրա հիմնված։ Հունիսի վերջին Իգորը հրապարակեց KDE Plasma 6.4-ի գործառույթների վերաբերյալ ակնարկ, որում նա եզրակացրեց, որ Wayland սեսիան զիջում է իր արտադրողականությամբ և ավելի շատ է բեռնում CPU-ն և GPU-ն, քան X11 սեսիան։ Նոր հոդվածների շարքում Իգորը փորձեց ավելի մանրամասն ստուգել երկու սեսիաների աշխատանքը։

Սկզբում նշվեց, որ Lenovo IdeaPad 3 նոութբուքի վրա Wayland սեսիայի ընթացքում ներկառուցված AMD GPU-ով փորձարկման ժամանակ, անկախ ակտիվությունից, պրոցեսորը անընդհատ բեռնվում է մոտ 8%-ով, և յուրաքանչյուր 2-3 վայրկյանը մեկ տեղի է ունենում ցատկ, որը լիովին բեռնում է GPU-ն: X11 սեսիայի ժամանակ պրոցեսորի և GPU-ի վրա բեռնվածությունը պարապուրդի ժամանակ զրոյական էր: Radeontop ծրագրի հետագա փորձարկումները ցույց տվեցին Wayland սեսիայի ավելի մեծ ռեսուրսների սպառում, հատկապես, երբ ցուցադրման կարգավորումներում միացված է «Գույների ճշգրտություն» պրոֆիլը: Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս GPU-ի միջին բեռը տոկոսներով՝ նմանատիպ ծրագրերի գործարկման և տվյալների հավաքագրման դեպքում՝ յուրաքանչյուր վայրկյան 60 վայրկյան:

Մետրիկ Ուեյլանդ + էներգաարդյունավետություն Ուեյլանդ + գունային ճշգրտություն X11 Գրաֆիկական խողովակ 3.31 4.03 2.47 Վերգետնյա խմբավորիչ + Տեսելատոր 0.33 0.3 0.11 Տեքստուրայի հասցեիչ 0.90 2.03 0.78 Շեյդերի արտահանում 2.24 3.03 1.42 Հաջորդականացնող Հրահանգների քեշ 0.06 0.08 0.03 Շեյդերի ինտերպոլյատոր 2.58 3.31 1.61 Սկանավորման փոխարկիչ 2.54 3.18 1.54 Պրիմիտիվ ասեմբլեր 0.32 0.30 0.11 Խորության բլոկ 2.51 3.18 1.53 Գունային բլոկ 2.51 3.18 1.54 VRAM 26.39 28.44 22.36 GTT 3.92 3.98 3.85 Հիշողության ժամացույց 33.33 54.90 54.81 Շեյդեր ժամացույց 16.67 16.67 16.67

Powertop ծրագրի միջոցով էներգիայի սպառման թեստավորումը նույնպես ցույց տվեց X11 սեանսի առավելությունը. Wayland սեանսի էներգիայի սպառումը մի քանի նմուշներ կատարելիս կազմել է 6.09 վատտ, Wayland-ի էներգիայի սպառումը «Գույնի ճշգրտություն» պրոֆիլով կազմել է 6.05-6.08 վատտ, իսկ X11-ի էներգիայի սպառումը կազմել է 5.67-5.87 վատտ: Ընդհանուր առմամբ, եզրակացվել է, որ X11 սեանսը սպառում է 3-7%-ով պակաս մարտկոց, քան Wayland-ը:

vmstat-ի միջոցով պրոցեսորի ծանրաբեռնվածության ստուգումը ցույց տվեց, որ անգործուն ռեժիմի ընթացքում X11 սեսիան սպառել է պրոցեսորի 1.83%-ը, մինչդեռ Wayland-ը՝ 1.97%-ը (2.1%՝ «Գույների ճշգրտություն» պրոֆիլով): Ծրագիրը գործարկվել է նոր ստեղծված Konsole սեսիաների վրա, և միջին արժեքը հաշվարկվել է յուրաքանչյուր վայրկյանը մեկ նմուշով 60 վայրկյան: Wayland-ի պրոցեսորի ծանրաբեռնվածությունը 7.6%-ով ավելի բարձր էր (Գույների ճշգրտության ռեժիմում այն կազմել է 14%), քան X11 սեսիայինը: Wayland սեսիան գրանցել է 25%-ով ավելի շատ ընդհատումներ և 48%-ով ավելի շատ համատեքստային անջատումներ:

Մետրիկ Wayland + էներգաարդյունավետություն Wayland + գունային ճշգրտություն X11 Առաջադրանքների միջին քանակը հերթում 0.18 0.35 0.07 Առաջադրանքների ընդհանուր քանակը հերթում 11 21 4 Ընդհատումներ (մուտք) 1188 1173 937 Կոնտեքստային անջատիչներ (կՎ) 1195 1208 803 Պրոցեսորի անգործունության % (իդենտիֆիկացիա) 98.03 97.90 98.17�

Հաջորդը, perf ծրագիրը օգտագործվել է անգործունության ժամանակ զանգերը վերլուծելու համար: KWin_wayland-ը սպառել է պրոցեսորի ժամանակի մոտավորապես 1%-ը (1.5%), իսկ KWin_X11-ը՝ 0.44%: amdgpu-ին ուղղված զանգերը Wayland-ի դեպքում կազմել են 0.77% (1%), իսկ X0.65-ի դեպքում՝ 11%: Անգործունության ռեժիմում X11 սեսիան կատարել է մոտավորապես երկու անգամ ավելի քիչ պրոցեսորի հրահանգներ, քան Wayland-ի վրա հիմնված սեսիան:

Մետրիկ Wayland + էներգաարդյունավետություն Wayland + գունային ճշգրտություն X11 Պրոցեսորի հաճախականություն (մվ) ~543,000 ~540,000 ~527,000 Կոնտեքստային անջատիչներ 14,415 | 26.547/վ 16,120 | 29.864/վ 6,021 | 11.436/վ Պրոցեսորի տեղաշարժեր 72 | 0.133/վ 139 | 0.258/վ 92 | 0.175/վ Էջի սխալներ 201 | 0.37/վ 450 | 0.834/վ 75 | 0.142/վ Ցիկլեր 3.95B | 0.007 GHz 4.43B | 0.008 GHz 1.9B | 0.004 GHz Կանգ առած ցիկլեր առջևի վահանակ 452.5M | 11.47% 616.5M | 13.92% 213M | 11.13% Կանգ առած ցիկլեր backend 1.42B | 36.04% 1.45B | 32.82% 618M | 32.28% Հրահանգներ 780M | 0.2/ցիկլ 1.82 կանգ առած/ցիկլ 901M | 0.2/ցիկլ 1.61 կանգ առած/ցիկլ 483M | 0.25/ցիկլ 1.28 կանգ առած/ցիկլ Ճյուղեր 168M | 309K/վ 193M | 358K/վ 104M | 197K/վ Ճյուղը բաց է թողնում 13.83% 13.36% 11.7%

Հաջորդ հոդվածում թեստերը կրկնվեցին Kubuntu 24.04-ի, KDE Plasma 5.27-ի և Lenovo Y50-70 նոութբուքի կոնֆիգուրացիայում՝ Intel CPU-ով և NVIDIA տեսաքարտով։ Արդյունքները մոտավորապես նույնն էին. Wayland սեսիան ավելի քիչ արդյունավետ էր, քան X11-ը։ Wayland-ում էներգիայի սպառումը կազմել է 22.42 վատտ, իսկ X21.86-ում՝ 11, պրոցեսորի ծանրաբեռնվածությունը անգործուն ռեժիմում կազմել է 0.067՝ 0.050-ի դեմ, համատեքստի անջատիչների քանակը՝ 43.835/վ՝ 34.133/վ-ի դեմ, VLC-ում 4K տեսանյութ դիտելու ծանրաբեռնվածությունը կազմել է 12.54%՝ 4.26%-ի դեմ, WebGL-ի արտադրողականությունը՝ 16 FPS՝ 29 FPS-ի դեմ։

Նմանատիպ հետագա փորձարկումներ վերարտադրվել են Lenovo IdeaPad 3 նոութբուքի վրա՝ AMD պրոցեսորով/գրաֆիկական պրոցեսորով, օգտագործելով KDE Neon նախագծի թարմ տարբերակը: VLC-ում 4K տեսանյութի վերարտադրման փորձարկման ժամանակ, X11-ի օգտագործման ժամանակ կոմպոզիցիոն անջատմամբ պրոցեսորի ծանրաբեռնվածությունը կազմել է 3.72%, X11-ի դեպքում կոմպոզիցիոն անջատմամբ՝ 9.8%, Wayland-ի դեպքում՝ գունային ճշգրտությամբ (CA)՝ 25.71%, Wayland-ի դեպքում՝ էներգաարդյունավետության ռեժիմով (PE)՝ 31.51%: Այսպիսով, Walyand-ի օգտագործման ժամանակ պրոցեսորի ծանրաբեռնվածությունը 8-10 անգամ ավելի բարձր էր, քան X11-ի օգտագործման ժամանակ:

Walyand-ի օգտագործման ժամանակ առաջացել է 5-16%-ով ավելի շատ ընդհատումներ։ GPU-ի ծանրաբեռնվածության տարբերությունը 2%-ի սահմաններում էր՝ Wayland (PE) — 56.33%, Wayland (CA) — 57.33%, X11 (Comp ON) — 57.98%, X11 (Comp OFF) — 56.81%: Էլեկտրաէներգիայի սպառման առումով Wayland-ը սպառել է 8-49%-ով ավելի շատ էներգիա՝ Wayland (PE) — 13.8-20.4 վատտ, Wayland (CA) -13.8-14.1 վատտ, X11 (Comp ON) — 10.7-12.1 վատտ, X11 (Comp OFF) — 11.4-14.9 վատտ: WebGL Aquarium թեստում Wayland-ի և X11-ի արդյունքները մոտավորապես նույնն էին. Wayland (PE) - 16-38 FPS, Wayland (CA) - 18-37 FPS, X11 (Comp ON) - 16-42 FPS, X11 (Comp OFF) - 21-42 FPS, սակայն Wayland-ի օգտագործման ժամանակ էներգիայի սպառումը մոտ 8%-ով ավելի բարձր էր։

Վերջապես, անցկացվեց մեկ այլ փորձ, այս անգամ ընդգրկելով Fedora 42-ի GNOME-ը և KDE Plasma 6.4-ը կամ KDE neon-ը: Փորձարկումն իրականացվել է Lenovo IdeaPad 3 նոութբուքի վրա՝ AMD պրոցեսորով/գրաֆիկական պրոցեսորով:

Անգործուն պրոցեսորի բեռնվածություն՝ KDE X11 - 1.83%, KDE Wayland (PE) - 1.97%, KDE Wayland (CA) - 2.1%, GNOME Wayland - 2.2%:
Պարապ ռեժիմում էներգիայի սպառումը մեկ տերմինալի պատուհանով. KDE X11 - 5.67-5.87 վատտ, KDE Wayland (CA) - 6.05-6.08 վատտ, KDE Wayland (PE) - 6.09 վատտ, GNOME Wayland - 5.83-7.62 վատտ:
GNOME Wayland կոնֆիգուրացիայում GPU-ի ծանրաբեռնվածությունը անգործուն ռեժիմում ամենացածրն էր, սակայն տարբերությունը բացատրվում է System Monitor և GNOME System Monitor ծրագրերի գործարկման տարբերությամբ։
perf ծրագրի կողմից հավաքված վիճակագրության մեջ, ամենաքիչ CPU ժամանակը ծախսվել է GNOME-ի վրա հիմնված կոնֆիգուրացիայում։
VLC-ում 4K 60FPS տեսանյութի վերարտադրման թեստում Fedora-ում GNOME սեսիան սպառել է մի փոքր ավելի քիչ CPU (29.6%), քան Wayland-ի վրա հիմնված KDE-ն՝ Color Accuracy ռեժիմում (31.51%), բայց ավելի շատ, քան X11-ի վրա հիմնված KDE սեսիան (9.8%) և Wayland-ը՝ էներգախնայողության ռեժիմում (25.71%):
GPU ռեսուրսների սպառումը գնահատելիս, Fedora-ի վրա GNOME սեսիան ավելի շատ GPU ռեսուրսներ է սպառել VLC-ում 4K 60FPS տեսանյութի վերարտադրման թեստում: Օրինակ, GNOME-ում Fedora-ի վրա GNOME-ում GNOME-ի գրաֆիկական խողովակաշարի ծանրաբեռնվածությունը կազմել է 58.21%, Wayland-ի վրա հիմնված KDE-ում՝ 56.33% և 57.33%, իսկ KDE X11-ում՝ 57.98%: Fedora-ի վրա GNOME-ում տեսահիշողության սպառումը ավելի քան երկու անգամ ավելի բարձր էր (50.89), քան Wayland-ի վրա հիմնված KDE-ում (23.29 և 24.60), և 15%-ով ավելի բարձր, քան KDE X11-ում (44.36):
Տեսանյութի նվագարկման ժամանակ էներգիայի սպառում. KDE X11 - 11.4-14.9 վատտ, KDE Wayland (CA) - 13.8-14.1 վատտ, GNOME Wayland - 12.5-15.6 վատտ, KDE Wayland (PE) - 13.8-20.4 վատտ:

Մետրիկ Fedora 42 Wayland KDE neon Wayland (PE) KDE neon Wayland (CA) KDE neon X11 (Comp ON) Անգործուն CPU % (id) 97.8 98.03 97.90 98.17 Համատեքստային անջատիչներ (cs) 536 1195 1208 803 Ընդհատումներ (in) 929 1188 1173 937 Էլեկտրաէներգիայի օգտագործում (վտ) 5.83-7.62 6.09 6.05-6.08 5.67-5.87 CPU հաճախականություն (մվ) ~492,000 ~543,000 ~540,000 ~527,000 Համատեքստային անջատիչներ 9,468 | 19.244/վ 14,415 | 26.547/վ 16,120 | 29.864/վ 6,021 | 11.436/վրկ Պրոցեսորի անգործուն վիճակի % տեսանյութեր դիտելիս 70.4 68.49 74.29 90.20 Գրաֆիկական պրոցեսորի ծանրաբեռնվածություն տեսանյութեր դիտելիս 58.21% 56.33% 57.33% 57.98% VRAM 50.89 23.29 24.60 44.36 Էլեկտրաէներգիայի սպառումը վատտերով տեսանյութեր դիտելիս 12.5-15.6 13.8-20.4 13.8-14.1 11.4-14.9 FPS WebGL Aquarium թեստում 26-29 16-38 18-37 16-42 Էլեկտրաէներգիայի սպառումը WebGL Aquarium թեստում 17-19 17-29 16-27 21-29

Թեստերի արդյունքները ցույց են տալիս, որ դեռ շատ վաղ է X11-ը դուրս գրելու համար, և Wayland-ի վրա հիմնված լուծումները պահանջում են լրացուցիչ օպտիմալացում: X11-ը դեռևս նշվում է որպես ամենաօպտիմալ լուծումը արտադրողականության առումով: Wayland-ի ներդրումը KDE-ում ենթադրաբար ավելի լավն է, քան GNOME-ում. Fedora-ում ներդրված GNOME Wayland սեսիան, դատելով թեստերից, ավելի քիչ արդյունավետ է, քան KDE Wayland սեսիան, որն էլ իր հերթին հետ է մնում KDE X11-ից:

Source: opennet.ru