🥇Mätningar för servrar på Linux: ett urval av öppna verktyg

Vi fortsätter att berätta om verktyg för att utvärdera CPU-prestanda på Linux-maskiner. Dagens artikel handlar om: temci, uarch-bench, likwid, perf-tools och llvm-mca.

Fler benchmarkar:

Foto — Lukas Blazek — Unsplash

temci

Detta är ett verktyg för att mäta körningstiden för två program. I grund och botten tillåter det att jämföra exekveringstiderna för två applikationer. Verktyget skapades av studenten Johannes Bechberger från Tyskland, som utvecklade det som en del av sitt kandidatarbete år 2016. Idag är verktyget sprids under GNU General Public License.

Johannes ville skapa ett verktyg som gör det möjligt att mäta prestandan hos datorsystem i en kontrollerad miljö. Därför är en av de viktigaste funktionerna i temci möjlighet att konfigurera testmiljön. Till exempel kan: ändra inställningarna för CPU-frekvenshanteraren, stänga av hyper-threading och L1- och L2-cache, stänga av turbo-läget på Intel-processorer, och så vidare. För benchmarking använder temci verktyg time, perf_stat och getrusage.

Så här ser verktygets arbete ut i det första fallet:

# compare the run times of two programs, running them each 20 times
> temci short exec "sleep 0.1" "sleep 0.2" --runs 20
Benchmark 20 times                [####################################]  100%
Report for single runs
sleep 0.1            (   20 single benchmarks)
     avg_mem_usage mean =           0.000, deviation =   0.0
     avg_res_set   mean =           0.000, deviation =   0.0
     etime         mean =      100.00000m, deviation = 0.00000%
     max_res_set   mean =         2.1800k, deviation = 3.86455%
     stime         mean =           0.000, deviation =   0.0
     utime         mean =           0.000, deviation =   0.0

sleep 0.2            (   20 single benchmarks)
     avg_mem_usage mean =           0.000, deviation =   0.0
     avg_res_set   mean =           0.000, deviation =   0.0
     etime         mean =      200.00000m, deviation = 0.00000%
     max_res_set   mean =         2.1968k, deviation = 3.82530%
     stime         mean =           0.000, deviation =   0.0
     utime         mean =           0.000, deviation =   0.0

Baserat på resultaten från benchmarkingen skapar systemet en användarvänlig rapport med diagram, tabeller och grafer, vilket skiljer temci från liknande lösningar.

Bland bristerna hos temci kan nämnas dess "ungdomlighet". På grund av detta stöder den inte alla konfigurationer av hårdvaru- och mjukvarusystem. Till exempel är det svårt att köra den på macOS, och vissa funktioner är inte tillgängliga på system med ARM-processorer. Situationen kan förändras i framtiden, eftersom forfattaren aktivt utvecklar projektet, och antalet stjärnor på GitHub ökar stadigt — nyligen nämndes temci till och med i kommentarerna på Hacker News.

uarch-bench

Ett verktyg för att utvärdera prestandan hos lågnivåfunktioner i CPU, utvecklat av ingenjör Travis Downs (Travis Downs). Han driver nyligen sin blogg Performance Matters på GitHub Pages, där han pratar om verktyg för benchmarking och andra relaterade ämnen. Generellt sett börjar uarch-bench så smått få popularitet, men den nämns redan ganska ofta av medlemmar på Hacker News i tematiska trådar som ett go-to verktyg för benchmarking. Uarch-bench gör det möjligt att utvärdera minnesprestanda, hastigheten på parallell dataladdning och rensningsarbetet av

YMM-register YMM-register. Hur resultaten från benchmarkingen, som genereras av programmet, ser ut kan hittas i det officiella arkivet längst ner på sidan.

Det är värt att notera att uarch-bench, precis som temci, stänger av Intel Turbo Boost-funktionen (som automatiskt ökar klockfrekvensen på processorn under belastning) för att resultaten ska vara konsekventa.

Projektet är fortfarande i ett tidigt utvecklingsstadium, så uarch-bench har ingen detaljerad dokumentation och det kan förekomma buggar i dess funktion, till exempel det är känt att det finns problem med att köra på Ryzen. Endast benchmarkar för x86-arkitekturer stöds. Författaren lovar att lägga till mer funktionalitet i framtiden och bjuder in till att delta i utvecklingen.

likwid

Detta är ett verktygsset för att bedöma prestandan hos Linux-maskiner med Intel-, AMD- och ARMv8-processorer. Det skapades under ledning av det tyska federala ministeriet för utbildning och forskning 2017 och har överförts till open source.

Bland verktygen i likwid kan nämnas likwid-powermeter, som visar information från RAPL-register om systemets effektförbrukning, samt likwid-setFrequencies – som tillåter att kontrollera processorers frekvens. Du kan hitta en fullständig lista i arkivet.

Verktyget används av ingenjörer som arbetar med forskning inom HPC. Till exempel med likwid på att implementera protokollet ActivityPub. en grupp specialister från regionens beräkningscenter vid universitetet i Erlangen–Nuremberg (RRZE) i Tyskland. De deltar också aktivt i utvecklingen av detta verktygsset.

Foto — Clem Onojeghuo — Unsplash

perf-tools

Detta verktyg för prestandaanalys av Linux-servrar år Brendan Gregg. Han är en av utvecklarna DTrace – ett ramverk för dynamisk spårning för felsökning av applikationer i realtid.

Perf-tools bygger på kärnsystemen perf_events och ftrace. Deras verktygsutnyttjande gör det möjligt att analysera in- och utdatafördröjningar (iosnoop), spåra argument för systemanrop (unccount, funcslower, funcgraph och functrace) och samla statistik om "träffar" i filcachen (cachestat). I det senare fallet ser kommandot ut så här:

# ./cachestat -t
Counting cache functions... Output every 1 seconds.
TIME HITS MISSES DIRTIES RATIO BUFFERS_MB CACHE_MB
08:28:57 415 0 0 100.0% 1 191
08:28:58 411 0 0 100.0% 1 191
08:28:59 362 97 0 78.9% 0 8
08:29:00 411 0 0 100.0% 0 9

Runt verktyget har det bildats en ganska stor gemenskap (nästan 6 000 stjärnor på GitHub). Och det finns företag som aktivt använder perf-tools, till exempel Netflix. Men verktyget utvecklas och modifieras (även om uppdateringar har släppts ganska sällan på sistone). Därför kan det förekomma fel i dess arbete - författaren skriver att perf-tools ibland orsakar kernel panic.

llvm-mca

Ett verktyg som förutspår hur mycket beräkningsresurser som maskinkod kommer att behöva på olika CPU:er. Det värderar Instructions Per Cycle (IPC) och belastningen på hårdvaran som olika program genererar.

llvm-mca presenterades 2018 inom ramen för projektet LLVM, som arbetar med utvecklingen av ett universellt system för analys, transformation och optimering av program. Det är känt att författarna till llvm-mca inspirerades av Intels lösning för programvaruanalys IACA från Intel och strävar efter att skapa ett alternativ. Och enligt användarna påminner verktygets utdata (deras layout och antal) verkligen om IACA - ett exempel kan du hitta här. Men llvm-mca accepterar endast AT&T-syntax, så för att arbeta med det kommer man troligtvis behöva använda konverterare.

Vad vi skriver om i våra bloggar och på sociala medier:
»Mat. modell med Wall Street» eller hur man optimerar kostnader för molnet
Hur man säkrar Linux-system: 10 tips
Minimering av risker: hur man inte förlorar sina data
Böcker för dem som redan arbetar med systemadministration eller bara planerar att börja
Urval: fem böcker och en kurs om nätverk