linux - 为什么我的基准测试随机出现 3 倍的运行速度，为什么在 perf 中运行它会使这种情况更频繁地发生？

Question

我写了一个基准来测试一些特定的功能。运行基准测试通常会给出一致的结果，但在每个基准测试用例中，大约十分之一的运行速度似乎快了 3 倍。

我想知道是否有某种分支预测或缓存局部性问题影响了这一点，所以我在 perf 中运行它，如下所示:

sudo perf stat -B -e cache-references,cache-misses,task-clock,context-switches,cpu-migrations,page-faults,cycles,instructions,branches,branch-misses ./my_benchmark

现在结果相反:大约十分之九它运行得更快，在这种情况下，perf stat 输出如下所示:

 Performance counter stats for './my_benchmark':

           336,011      cache-references          #   75.756 M/sec                    (41.40%)
            74,722      cache-misses              #   22.238 % of all cache refs    
          4.435442      task-clock (msec)         #    0.964 CPUs utilized          
                 0      context-switches          #    0.000 K/sec                  
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
               572      page-faults               #    0.129 M/sec                  
        13,745,945      cycles                    #    3.099 GHz                    
        16,521,518      instructions              #    1.20  insn per cycle         
         4,453,340      branches                  # 1004.035 M/sec                  
            91,336      branch-misses             #    2.05% of all branches          (58.60%)

       0.004603313 seconds time elapsed

在大约十分之一的试验中，它的运行速度慢了 3 倍，结果如下:

 Performance counter stats for './my_benchmark':

           348,441      cache-references          #   22.569 M/sec                    (74.14%)
           112,153      cache-misses              #   32.187 % of all cache refs      (74.14%)
         15.439061      task-clock (msec)         #    0.965 CPUs utilized          
                 0      context-switches          #    0.000 K/sec                  
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
               572      page-faults               #    0.037 M/sec                  
        13,717,144      cycles                    #    0.888 GHz                      (62.52%)
        16,951,632      instructions              #    1.24  insn per cycle           (88.40%)
         4,463,213      branches                  #  289.086 M/sec                  
            70,185      branch-misses             #    1.57% of all branches          (89.20%)

       0.015999175 seconds time elapsed

我注意到任务似乎总是在大致相同的 周期数 内完成，但频率不同——在“快速”情况下它显示大约 3GHz，而在慢的情况下它显示大约 900 MHz。不过，我并不清楚这个统计数据的含义，所以我不知道这是否只是类似周期数和更长运行时间的重复结果，或者它是否意味着处理器的时钟实际上以不同的速度运行。

我确实注意到，在这两种情况下，它都显示“上下文切换:0”和“cpu 迁移:0”，所以它看起来不像是因为基准测试被抢占了。

这是怎么回事，我能否以始终获得更快性能的方式编写(或启动？)我的程序？

Answer 1

CPU 频率通常根据负载变化......我会在运行之前强制锁定频率

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