c - memset 的 64 位 Linux 性能问题

Question

我正在调试一个应用程序，当构建为 64 位 Linux ELF 可执行文件时，它的运行速度比构建为 32 位 Linux ELF 可执行文件要慢得多。使用 Rational (IBM) Quantify，我跟踪了很多性能差异(鼓声...)memset。奇怪的是，memset 在 64 位可执行文件中花费的时间要很多。

我什至可以通过一个小而简单的应用程序看到这一点:

#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define BUFFER_LENGTH 8000000

int main()
{
  unsigned char* buffer = malloc(BUFFER_LENGTH * sizeof(unsigned char));
  for(int i = 0; i < 10000; i++)
    memset(buffer, 0, BUFFER_LENGTH * sizeof(unsigned char));
}

我是这样 build 的:
$ gcc -m32 -std=gnu99 -g -O3 ms.c
和
$ gcc -m64 -std=gnu99 -g -O3 ms.c

对于 -m64 构建，time 报告的挂钟时间更长，并且 Quantify 确认在 memset .

到目前为止，我已经在 VirtualBox 和 VMWare 中进行了测试(但没有在裸机 Linux 中进行测试；我意识到接下来我需要这样做)。花费的额外时间似乎因系统而异。

这是怎么回事？是否存在我的 Google-foo 无法发现的众所周知的问题？

编辑: 我系统上的反汇编 (gcc ... -S) 显示 memset 被作为外部函数调用:

32 位:

.LBB2:
    .loc 1 14 0
    movl    $8000000, 8(%esp)
    .loc 1 12 0
    addl    $1, %ebx
    .loc 1 14 0
    movl    $0, 4(%esp)
    movl    %esi, (%esp)
    call    memset

64 位:

.LBB2:
    .loc 1 14 0
    xorl    %esi, %esi
    movl    $8000000, %edx
    movq    %rbp, %rdi
.LVL1:
    .loc 1 12 0
    addl    $1, %ebx
    .loc 1 14 0
    call    memset

---

系统:

• CentOS 5.7 2.6.18-274.17.1.el5 x86_64
• 海湾合作委员会 4.1.2
• 英特尔(R) 酷睿(TM) i7-2600K CPU @ 3.40GHz/VirtualBox
  (Xeon E5620 @ 2.40GHz/VMWare 上的差异更严重)

Answer 1

我认为虚拟化是罪魁祸首:我一直在自己运行一些基准测试(批量生成随机数，顺序搜索；也是 64 位)，发现代码在 VirtualBox 中的 Linux 中运行速度比 VirtualBox 慢 ~2 倍 native 在Windows下。有趣的是，该代码不执行 I/O(除了偶尔的简单 printf，在 时间之间)并且使用很少的内存(所有数据都适合 L1 缓存)，所以有人会认为你可以排除页表管理和 TLB 开销。

这确实很神秘。我注意到 VirtualBox 向 VM 报告不支持 SSE 4.1 和 SSE 4.2 指令，即使 CPU 支持它们，并且使用它们的程序在 VM 中运行良好(!)。我没有时间进一步调查这个问题，但你真的应该在真机上计时。不幸的是，我的程序不能在 32 位上运行，所以我无法测试 32 位模式下的减速。