Jämförelse av prestandan hos KDE Plasma-sessioner baserade på X11 och Wayland

Igor Ljubuncic, som fram till 2024 var ansvarig för produkter relaterade till högpresterande beräkningar på Canonical, genomförde tester av prestanda och energiförbrukning för KDE Plasma 6.4-sessioner baserade på X11 och Wayland. I slutet av juni publicerade Igor en översyn av funktioner i KDE Plasma 6.4, där han drog slutsatsen att Wayland-sessionen presterar sämre och belastar CPU och GPU mer än X11-sessionen. I en serie nya artiklar försökte Igor att noggrant testa prestandan hos båda sessionerna.

Det noterades först att vid testning på en Lenovo IdeaPad 3 med integrerad GPU AMD, var CPU:n under Wayland-sessionen oavbrutet belastad på ungefär 8%, oavsett CPU-aktivitet och det observerades ett hopp var 2-3 sekund som helt belastade GPU:n. Under X11-sessionen var belastningen på CPU och GPU under viloläge noll. Ytterligare kontroll med verktyget radeontop visade större resursanvändning under Wayland-sessionen, särskilt när profilen 'Color Accuracy' var aktiverad i skärminställningarna. I tabellen nedan anges den genomsnittliga GPU-belastningen i procent under liknande uppsättningar av aktiva program och samling av data varje sekund under en period av 60 sekunder.

Energiåtgångstester med verktyget powertop visade även fördelen med X11-sessionen: energiförbrukningen under Wayland-sessionen vid flera mätningar var 6.09 watt, Wayland med profilen 'Color Accuracy' 6.05-6.08 watt, medan X11 låg på 5.67-5.87 watt. Sammanfattningsvis drog vi slutsatsen att X11-sessionen förbrukar 3-7% mindre batterikraft än Wayland.

Belastningstest av CPU med verktyget vmstat visade att under inaktivitet konsumerade X11-sessionen 1,83 % CPU, medan Wayland använde 1,97 % (2,1 % med färgnoggrannhet). Verktyget kördes på nyskapade sessioner i terminalen Konsole, där genomsnittet beräknades med en provtagning varje sekund under 60 sekunder. Belastningen på CPU vid användning av Wayland var 7,6 % högre (14 % i färgnoggrannhetsläge) än vid användning av X11-sessionen. I Wayland-sessionen registrerades 25 % fler avbrott och 48 % fler kontextbyten.

Dessutom genomfördes en analys av samtal under inaktivitet med hjälp av verktyget perf. KWin_wayland använde cirka 1 % (1,5 %) av processortiden, medan KWin_X11 använde 0,44 %. Åtkomst till amdgpu stod för 0,77 % (1 %) för Wayland och 0,65 % för X11. Under inaktivitet genomfördes ungefär dubbelt så många processorinstruktioner i X11-sessionen jämfört med Wayland-sessionen.

I nästa artikel upprepades testerna i en konfiguration med Kubuntu 24.04 med KDE Plasma 5.27 och en Lenovo Y50-70 laptop med Intel CPU och NVIDIA-grafik. Resultaten visade sig vara ungefär desamma — Wayland-sessionen var mindre effektiv än X11. Energiförbrukningen var 22,42 watt i Wayland och 21,86 i X11, CPU-belastningen under inaktivitet var 0,067 mot 0,050, antalet kontextbyten var 43,835/s mot 34,133/s och CPU-belastningen vid visning av 4K-video i VLC var 12,54 % mot 4,26 %, WebGL-prestandan var 16 FPS mot 29 FPS.

Därefter reproducerades liknande tester på Lenovo IdeaPad 3 med AMD CPU/GPU med en ny byggnad från KDE Neon. I testet med 4K-videoavspelning i VLC var CPU-belastningen vid användning av X11 utan komposition 3,72 %, X11 med komposition 9,8 %, Wayland med Color Accuracy (CA) 25,71 % och Wayland i energisparläge (PE) 31,51 %. Därmed var CPU-belastningen vid användning av Wayland 8–10 gånger högre än vid användning av X11.

Vid användning av Wayland observerades också en generering av 5–16 % fler avbrott. Skillnaden i GPU-belastning var inom 2 %: Wayland (PE) 56,33 %, Wayland (CA) 57,33 %, X11 (Comp ON) 57,98 %, X11 (Comp OFF) 56,81 %. När det gäller energiförbrukning förbrukade Wayland mer energi med 8–49 %: Wayland (PE) 13,8–20,4 watt, Wayland (CA) 13,8–14,1 watt, X11 (Comp ON) 10,7–12,1 watt, X11 (Comp OFF) 11,4–14,9 watt. I WebGL Aquarium-testet var resultaten för Wayland och X11 ungefär lika: Wayland (PE) 16–38 FPS, Wayland (CA) 18–37 FPS, X11 (Comp ON) 16–42 FPS, X11 (Comp OFF) 21–42 FPS, men energiförbrukningen vid användning av Wayland var cirka 8 % högre.

Slutligen genomfördes ett ytterligare experiment, den här gången omfattande GNOME från Fedora 42 och KDE Plasma 6.4 eller KDE neon. Testningen utfördes på Lenovo IdeaPad 3 med AMD CPU/GPU.

• CPU-belastningen i viloläge: KDE X11 1,83 %, KDE Wayland (PE) 1,97 %, KDE Wayland (CA) 2,1 %, GNOME Wayland 2,2 %.
• Energiförbrukningen i viloläge med ett enda terminalfönster: KDE X11 5,67–5,87 watt, KDE Wayland (CA) 6,05–6,08 watt, KDE Wayland (PE) 6,09 watt, GNOME Wayland 5,83–7,62 watt.
• GPU-belastningen i viloläge var lägst i konfigurationen med GNOME Wayland, men skillnaden förklaras av variationen i de körda programmen System Monitor och GNOME System Monitor.
• I statistiken som samlats in av verktyget perf spenderades minst processortid i GNOME-baserad konfiguration.
• I testet med 4K 60FPS videouppspelning i VLC använde GNOME-sessionen i Fedora något mindre CPU (29,6 %) än KDE baserad på Wayland i Color Accuracy-läge (31,51 %), men mer än KDE-sessionen baserad på X11 (9,8 %) och Wayland i energisparläge (25,71 %).
• Vid bedömningen av GPU-resursförbrukning använde GNOME i Fedora under 4K 60FPS videouppspelning i VLC mer GPU-resurser. Till exempel var belastningen på GPU:s grafikkonverterare i GNOME i Fedora 58,21%, i KDE baserat på Wayland 56,33% och 57,33%, medan den i KDE X11 var 57,98%. Videominneanvändningen i GNOME i Fedora var mer än dubbelt så hög (50,89) jämfört med KDE baserat på Wayland (23,29 och 24,60) och var 15% högre än i KDE X11 (44,36).
• Energiförbrukning vid videouppspelning: KDE X11 – 11,4-14,9 watt, KDE Wayland (CA) – 13,8-14,1 watt, GNOME Wayland – 12,5-15,6 watt, KDE Wayland (PE) – 13,8-20,4 watt.

Slutsatsen av testerna är att det fortfarande är för tidigt att avskriva X11, och att lösningar baserade på Wayland behöver ytterligare optimering. X11 bedöms fortfarande vara den mest optimala lösningen ur prestationssynpunkt. Implementeringen av Wayland i KDE anses vara bättre än i GNOME – GNOME Wayland-sessionen som implementerades i Fedora verkar vara mindre presterande än KDE Wayland-sessionen, som inte kommer ikapp KDE X11.

Källa: opennet.ru