UnixBenchという伝統的なベンチマークがあり、Linuxでは定番のようなものでググったら山ほど検索結果が出てきます。今までにも何度も使ってきたベンチマークで、KVMの仮想VMのベンチマークの時には何回も使っていましたが、各項目や数値に関しては、おおざっぱにしか取り上げてはいませんでしたので、少しばかり中身を追いかけてみようと思います。
基本事項としてはまず1コアのテストをして、後で実際のコア数の並列テストをする。最近のUnixBenchはそうなってると思われる。
では、各項目に進む。
Dhrystone 2 using register variables 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ドライストーンは整数演算（浮動小数点演算を覗いたということ）のプログラミングの性能に注目したテストらしく、直訳でもよさげなので直訳すると、2個のレジスタを使った整数演算テストしますという事だろう。1コアの場合と数コアの場合をそれぞれ計10回づつやね。
ところで浮動小数点を少し説明（整数演算のところで浮動小数点の説明も変だけれど）しておくと。
浮動小数点は符号部と仮数部と指数部で表現された数値の表現法によって表現された数の事です。と聞いても記憶にないので、数式で見たらあぁ～と思い出した気がするかもしれない。
1.1030402 × 105 = 110304.02
あぁ～ってなった？数式の左側が浮動小数点方式で、ｘの右側が指数、左側が仮数。インターネットにプロトコルがあるようにこいつらにも決まりはあるようで、IEEE 754 だとかあるらしい。
ウィキペディアから拝借すると
単精度の場合： (-1) 符号部×2指数部 ‐127 ×（1＋仮数部）
という感じらしい。
んで、なんで浮動小数点演算と整数演算を分けてベンチるのかというと、CPUではその２つの計算は別系統なのだ。
だっふんだ。
Double-Precision Whetstone 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
続いてウェットストーン。で、これが浮動小数点演算です。さっき説明したので省略しますが、Double Precison てのは倍精度の事で、浮動小数点方式には半精度、単精度、倍精度、四倍精度とあって、そのなかの倍精度。
さっき出てきたIEEE754だと、符号部 1 ビット ・ 指数部 11 ビット ・ 仮数部 52 ビットの64ビットが倍精度。その半分が単精度で32ビットです。
浮動小数点演算と言えば、複雑な計算だったり、でかい数値を扱う計算とか座標計算とかとか。座標計算と言っても、空間移動とかビームを跳ね返したりとかじゃなくて、身近なところだと3Dゲームがゴリゴリ動いているのはこいつがゴリゴリ動いているはずで。ゲームに限らず科学技術的な計算がこいつの役目だろう。
反対に整数演算は表計算ソフトとかビジネスソフトの処理でゴリゴリ動いていると思っておけば分かりやすいかもしれない。あれ、反対かな。ビジネスソフトとかで整数演算をゴリゴリ行っている。まぁどっちでもいいか。
Execl Throughput 1 2 3
Cの関数でExecというのがありますが、それにLがついたものです。同じように考えてもいいかなぁと思います。んで、これはシステムコールですが、execlを何回くりかえせるかっていうベンチ。システムコールはカーネルに渡すもんだし、OSとCPUの性能を見れるのかな。
File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 1 2 3
File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1 2 3
File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 1 2 3
これは名前のまんまで、2Mを1Mごと、500Kを256Kごと、8Mを4Mごとに処理するのですが、容量を見て分かるようにCPUのキャッシュとメモリで事足りるので、ディスクの性能は測れませぬ。
ちなみに過去に悩んでた事ですが、FreeBSDとソラリスで何故か低い結果がでるのだね。
Pipe Throughput 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
名前のごとくパイプライン処理の性能を測るものと思われます。パイプライン処理ってのは男性よりも女性の方が得意とされている、洗濯と掃除と料理と電話を同時におこなうあれの事です。
Pipe-based Context Switching 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
コンテキストスイッチ、すなわち切り替えです。プロセスの切り替えがどれだけできるかの性能評価ですな。
Process Creation 1 2 3
さっきはexecが出てきましたが、今回はForkです。
だんだん説明が短くなってますが、手抜きではない！
System Call Overhead 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
これもまた名前のままで特に説明不要な感じもしますが、getpidを繰り返しているそうです。
オーバーヘッドが少ないほど数をこなせるってことだね。
Shell Scripts (1 concurrent) 1 2 3
Shell Scripts (8 concurrent) 1 2 3
その名の通りシェルスクリプトを実行！な訳だが何をしてまんねん。
runs “looper 60 multi.sh 1”
ってことでソースを見る。
$ cat unixbench-5.1.2/pgms/multi.sh #! /bin/sh ID="@(#)multi.sh:3.4 -- 5/15/91 19:30:24"; instance=1 while [ $instance -le $1 ]; do /bin/sh "$UB_BINDIR/tst.sh" & instance=`expr $instance + 1` done wait
# cat unixbench-5.1.2/pgms/tst.sh #! /bin/sh ID="@(#)tst.sh:3.4 -- 5/15/91 19:30:24"; sort >sort.$$ <sort.src od sort.$$ | sort -n -k 1 > od.$$ grep the sort.$$ | tee grep.$$ | wc > wc.$$ rm sort.$$ grep.$$ od.$$ wc.$$
コメントアウトのところは削りました。
こんな感じのスクリプトをループさせているようで、これはLinuxよりFreeBSDが速かった気がします。
では、お待ちかねのvmstatの結果にいきたいと思います。結構いいことを思いついたと思ったんだけれど、全然大したことなかった。(´・ω・`)
メモリもディスクも使わないので、vmstatの見た目は全くしょぼーんです。
面白いところというと、CPUのuserが多く使われていたり、sysが多く使われていたり、さっきの説明のところと照らし合わせて確認してみると今ここだなとか、分かりやすいと思います。
全体を通してみるよりも、vmstatを走らせといて、UnixBenchを各ベンチを個別に実行する方が挙動の確認はしやすいね。
なんて言いながら、全体的にはこんな感じでした。で終わろうとしているw
お楽しみは各自でやってみよう。
ドライストーン、ウェットストーンはuserが高くなり、システムコールやパイプ処理をするところはsystemが高くなります。
コンテキストスイッチはもろに出ていますが、systemのcsがそれに当たります。
ちなみに左のinは割り込みです。
最後のシェルスクリプトの並走はかなりCPU待ちが出てしまってますね。
って、楽しみを書いちゃったよ。
io の負荷が見たいなら dd コマンドとかのスクリプトを使うのがいいんだろうね。
# sudo vmstat 5 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 134140 176312 1116892 0 0 0 295 2108 169 100 0 0 0 0 0 0 40768 135584 176312 1116892 0 0 0 19 1889 122 91 0 8 0 0 2 0 40768 134972 176312 1116892 0 0 0 10 1042 138 47 0 52 0 0 2 0 40768 134624 176312 1116892 0 0 0 210 2059 140 100 0 0 0 0 0 0 40768 135772 176312 1116892 0 0 0 21 1153 139 53 1 47 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 134376 176312 1116892 0 0 0 238 1792 147 86 0 14 0 0 2 0 40768 134384 176312 1116892 0 0 0 16 2048 122 100 0 0 0 0 2 0 40768 134888 176312 1116892 0 0 0 302 899 176 39 1 60 0 0 4 0 40768 132660 176312 1116900 0 0 0 646 2113 533 99 1 0 0 0 0 0 40768 135668 176312 1116900 0 0 0 1067 1752 450 78 2 20 0 0 2 0 40768 134128 176316 1116900 0 0 0 14 1363 161 64 0 36 0 0 3 0 40768 133260 176328 1116896 0 0 0 491 2107 174 100 1 0 0 0 3 0 40768 134756 176332 1116936 0 0 1 364 1168 260 50 1 49 0 0 2 0 40768 114208 176336 1116952 0 0 2 599 2055 232 99 1 0 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 1 0 40768 115348 176344 1116948 0 0 0 72 2025 126 98 0 2 0 0 2 0 40768 114488 176388 1116952 0 0 0 756 1233 480 48 1 50 1 0 2 0 40768 114404 176388 1116952 0 0 0 8 2040 102 100 0 0 0 0 0 0 40768 115172 176388 1116976 0 0 1 392 1576 243 71 1 27 0 0 2 0 40768 114404 176392 1116976 0 0 0 152 1588 135 76 0 24 0 0 2 0 40768 114164 176396 1116976 0 0 1 234 2052 214 100 0 0 0 0 2 0 40768 112924 176400 1116992 0 0 0 660 1127 238 49 1 50 0 0 2 0 40768 112224 176404 1116992 0 0 0 475 2082 348 99 1 0 0 0 0 0 40768 114024 176404 1117004 0 0 0 331 1800 207 85 1 14 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 112016 176408 1117004 0 0 0 55 1249 219 54 1 45 0 0 2 0 40768 112652 176408 1117004 0 0 0 203 2075 145 100 0 0 0 0 0 0 40768 113932 176412 1117012 0 0 0 333 1196 213 54 1 45 0 0 2 0 40768 113148 176416 1117012 0 0 0 298 1900 145 92 0 8 0 0 3 0 40768 112304 176416 1117012 0 0 0 221 2057 229 100 0 0 0 0 1 0 40768 112684 176420 1117012 0 0 0 412 2043 159 99 0 1 0 0 2 0 40768 112436 176420 1117016 0 0 0 47 891 140 39 1 60 0 0 2 0 40768 112436 176424 1117016 0 0 0 204 2096 142 100 0 0 0 0 2 0 40768 112312 176424 1117016 0 0 0 256 2052 187 100 0 0 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 110192 176428 1116940 0 0 0 950 2041 497 94 2 5 0 0 2 0 40768 112012 176436 1116956 0 0 0 1122 1911 415 88 2 10 0 0 2 0 40768 112060 176444 1116980 0 0 0 158 2057 168 99 1 0 0 0 2 0 40768 111472 176444 1116980 0 0 0 49 2080 179 100 0 0 0 0 2 0 40768 113008 176444 1116980 0 0 0 490 915 169 39 1 60 0 0 2 0 40768 113016 176444 1116980 0 0 0 13 2044 112 100 0 0 0 0 2 0 40768 113008 176444 1116980 0 0 0 216 2047 128 100 0 0 0 0 0 0 40768 113932 176448 1116984 0 0 0 24 1100 124 51 1 49 0 0 2 0 40768 113156 176452 1116984 0 0 0 151 1788 139 86 0 14 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 112792 176452 1116984 0 0 0 7 2038 104 100 0 0 0 0 0 0 40768 114188 176452 1116984 0 0 0 209 1724 163 80 0 20 0 0 2 0 40768 113288 176460 1116980 0 0 0 18 1247 117 59 0 41 0 0 2 0 40768 112116 176460 1116984 0 0 0 470 2048 232 99 1 0 0 0 2 0 40768 112512 176460 1116984 0 0 0 298 2055 221 100 1 0 0 0 2 0 40768 113164 176476 1116988 0 0 0 322 906 212 38 1 61 0 0 2 0 40768 111668 176476 1116988 0 0 0 46 2083 212 100 0 0 0 0 2 0 40768 112180 176480 1116988 0 0 0 166 2043 115 100 0 0 0 0 0 0 40768 114072 176480 1116992 0 0 0 31 1321 118 62 0 38 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 113156 176488 1116992 0 0 0 238 1589 131 76 0 24 0 0 2 0 40768 113180 176492 1116992 0 0 0 6 2042 97 100 0 0 0 0 2 0 40768 112924 176496 1116992 0 0 1 354 2052 183 100 1 0 0 0 2 0 40768 113056 176496 1117004 0 0 0 92 871 139 38 1 62 0 0 2 0 40768 112808 176512 1117004 0 0 1 368 2061 198 99 1 0 0 0 2 0 40768 113016 176512 1117016 0 0 0 263 2042 175 100 0 0 0 0 2 0 40768 114704 176512 1116976 0 0 0 872 2192 548 98 2 0 0 0 2 0 40768 113432 176512 1116984 0 0 0 889 1691 267 77 1 22 0 0 2 0 40768 113396 176512 1116984 0 0 0 412 2066 176 100 0 0 0 0 procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- -----cpu----- r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st 2 0 40768 113164 176520 1116992 0 0 0 48 2048 149 100 0 0 0 0 3 0 40768 114156 176520 1117000 0 0 0 543 1073 306 43 4 52 0 0 2 0 40768 113828 176520 1117040 0 0 1 532 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306 205 131 5 0 95 0 0 0 0 40752 116748 177216 1119312 0 0 0 262 269 150 7 0 93 0 0
ベンチマークの結果はこんな感じでした。
2 CPUs in system; running 1 parallel copy of tests Dhrystone 2 using register variables 25241957.8 lps (10.0 s, 7 samples) Double-Precision Whetstone 2855.0 MWIPS (9.9 s, 7 samples) Execl Throughput 2360.1 lps (29.9 s, 2 samples) File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 667146.4 KBps (30.0 s, 2 samples) File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 198426.9 KBps (30.0 s, 2 samples) File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 869964.2 KBps (30.0 s, 2 samples) Pipe Throughput 1793028.6 lps (10.0 s, 7 samples) Pipe-based Context Switching 37747.1 lps (10.0 s, 7 samples) Process Creation 5139.3 lps (30.0 s, 2 samples) Shell Scripts (1 concurrent) 4021.1 lpm (60.0 s, 2 samples) Shell Scripts (8 concurrent) 902.3 lpm (60.0 s, 2 samples) System Call Overhead 3114249.7 lps (10.0 s, 7 samples) System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX Dhrystone 2 using register variables 116700.0 25241957.8 2163.0 Double-Precision Whetstone 55.0 2855.0 519.1 Execl Throughput 43.0 2360.1 548.9 File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 667146.4 1684.7 File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 198426.9 1199.0 File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 869964.2 1499.9 Pipe Throughput 12440.0 1793028.6 1441.3 Pipe-based Context Switching 4000.0 37747.1 94.4 Process Creation 126.0 5139.3 407.9 Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 4021.1 948.4 Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 902.3 1503.9 System Call Overhead 15000.0 3114249.7 2076.2 ======== System Benchmarks Index Score 906.2 2 CPUs in system; running 2 parallel copies of tests Dhrystone 2 using register variables 48946475.8 lps (10.0 s, 7 samples) Double-Precision Whetstone 5580.7 MWIPS (9.9 s, 7 samples) Execl Throughput 6197.6 lps (29.8 s, 2 samples) File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 671246.2 KBps (30.0 s, 2 samples) File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 180609.5 KBps (30.0 s, 2 samples) File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 1483606.8 KBps (30.0 s, 2 samples) Pipe Throughput 3389415.2 lps (10.0 s, 7 samples) Pipe-based Context Switching 420845.4 lps (10.0 s, 7 samples) Process Creation 13992.6 lps (30.0 s, 2 samples) Shell Scripts (1 concurrent) 7098.5 lpm (60.0 s, 2 samples) Shell Scripts (8 concurrent) 926.7 lpm (60.1 s, 2 samples) System Call Overhead 4287880.4 lps (10.0 s, 7 samples) System Benchmarks Index Values BASELINE RESULT INDEX Dhrystone 2 using register variables 116700.0 48946475.8 4194.2 Double-Precision Whetstone 55.0 5580.7 1014.7 Execl Throughput 43.0 6197.6 1441.3 File Copy 1024 bufsize 2000 maxblocks 3960.0 671246.2 1695.1 File Copy 256 bufsize 500 maxblocks 1655.0 180609.5 1091.3 File Copy 4096 bufsize 8000 maxblocks 5800.0 1483606.8 2557.9 Pipe Throughput 12440.0 3389415.2 2724.6 Pipe-based Context Switching 4000.0 420845.4 1052.1 Process Creation 126.0 13992.6 1110.5 Shell Scripts (1 concurrent) 42.4 7098.5 1674.2 Shell Scripts (8 concurrent) 6.0 926.7 1544.5 System Call Overhead 15000.0 4287880.4 2858.6 ======== System Benchmarks Index Score 1722.7
sar で見るとこんな感じ。
16時40分01秒 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle 19時30分01秒 all 4.25 0.00 0.36 0.03 0.00 95.36 19時40分01秒 all 25.24 0.00 6.19 0.06 0.00 68.51 19時50分01秒 all 24.59 0.00 16.92 0.04 0.00 58.45 20時00分01秒 all 4.94 0.00 33.27 0.05 0.00 61.74 20時10分01秒 all 40.24 0.00 30.37 0.03 0.00 29.36 20時20分01秒 all 35.71 0.00 42.63 0.04 0.00 21.62 20時30分01秒 all 10.42 0.00 67.62 0.04 0.00 21.93 20時40分01秒 all 33.61 0.00 32.28 0.03 0.00 34.08 20時50分01秒 all 5.43 0.00 0.40 0.03 0.00 94.14
おしまい。
