内核编译参数对内核性能影响的测试报告

fender010

既然是用gentoo测的就发gentoo版吧。

测试环境：

系统：gentoo amd64兼容32位库，所有包全部重新编译过，cpu类型指定为native，cpu是amd的5200+，内存大小2G频率是ddr800。

内核版本：2.6.31-gentoo-r6

GCC版本：4.3.4

问题：

编译内核的时候可以设定cpu的类型和gcc的优化级别，

关于gcc的优化级别，内核提供两个选项：-Os和-O2，

如果修改Makefile可以设定成-O1或者是-O3，

我的目的就是测测不同的优化选项有什么不同的效果，

这个测试没有使用任何的benchmark工具，只用了一个我自己写的计算程序，[color="Magenta"]所以可能没有太多的参考价值。

测试方法：

使用同样的.config来编译内核，所有需要的东西都直接进入内核，只有一个东西（关于scsi的，好像目前没有办法直接编译进内核）编译成了模块，

使用不同参数编译内核，然后运行一个我自己写的计算程序10次，对比平均运行时间，进而比较性能。

所有测试过程中没有运行X，都是在CLI下面有一个普通用户完成的内核编译，然后由root完成的内核安装以及grub设置，测试性能时由普通用户完成。

主要对比3个指标：编译时间、内核体积、性能。

编译时间由编译过程中time make得来，内核体积由du –h得来，内核性能对比使用一个计算程序的运行时间来衡量。

调整编译选项的方法：

编译内核时如果选择了optimize for size，那么就是-Os，否则就是-O2，如果修改Makefile中的下属内容可以选择其他优化级别：

222 HOSTCC = gcc
223 HOSTCXX = g++
224 HOSTCFLAGS = -Wall -Wstrict-prototypes -O2 -fomit-frame-pointer
225 HOSTCXXFLAGS = -O2

521 ifdef CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE
522 KBUILD_CFLAGS += -Os
523 else
524 KBUILD_CFLAGS += -O2
525 endif

总共三个地方要修改。

编译时间对比：

-Os：
real 7m39.520s
user 6m24.961s
sys 0m51.929s

-O1：
real 6m35.099s
user 5m46.842s
sys 0m52.854s

-O2:
real 7m40.229s
user 6m52.027s
sys 0m54.033s

-O3:
real 8m28.620s
user 7m39.438s
sys 0m55.361s

-O1时间最短，-O3时间最长，-Os和-O2差不太多。

内核体积对比：

-Os 2.6m
-O1 2.7m
-O2 2.9m
-O3 3.2m

-Os体积最小，然后是-O1、-O2、-O3。

性能对比：


测试1：

内核编译参数 | 测试程序10次的平均运行时间（越小越好）
-Os      |  10.482s
-O1      |  10.809s
-O2      |  11.078s
-O3      |  10.838s

-O3貌似不怎么快啊，还是-Os比较快，可能和我的cpu有关，amd的cpu上的ccache比较小，这个时候使用-Os可能会有比较好的效果，但是也不要给所有的包用-Os，应为gentoo optimization guide上说这个选项并不适合多数包。

测试2：

刚刚用scimark测了一下，四个内核的结果对比如下:

-Os

2. **                                                              **
3. ** SciMark2 Numeric Benchmark, see [url]http://math.nist.gov/scimark[/url] **
4. ** for details. (Results can be submitted to [email]pozo@nist.gov[/email])     **
5. **                                                              **
6. Using       2.00 seconds min time per kenel.
7. Composite Score:          195.92
8. FFT             Mflops:   156.86    (N=1024)
9. SOR             Mflops:   379.32    (100 x 100)
10. MonteCarlo:     Mflops:    64.22
11. Sparse matmult  Mflops:   167.18    (N=1000, nz=5000)
12. LU              Mflops:   212.01    (M=100, N=100)

复制代码

-O1

2. **                                                              **
3. ** SciMark2 Numeric Benchmark, see [url]http://math.nist.gov/scimark[/url] **
4. ** for details. (Results can be submitted to [email]pozo@nist.gov[/email])     **
5. **                                                              **
6. Using       2.00 seconds min time per kenel.
7. Composite Score:          196.36
8. FFT             Mflops:   157.99    (N=1024)
9. SOR             Mflops:   379.32    (100 x 100)
10. MonteCarlo:     Mflops:    64.22
11. Sparse matmult  Mflops:   167.61    (N=1000, nz=5000)
12. LU              Mflops:   212.67    (M=100, N=100)

复制代码

-O2

1. **                                                              **
2. ** SciMark2 Numeric Benchmark, see [url]http://math.nist.gov/scimark[/url] **
3. ** for details. (Results can be submitted to [email]pozo@nist.gov[/email])     **
4. **                                                              **
5. Using       2.00 seconds min time per kenel.
6. Composite Score:          195.98
7. FFT             Mflops:   156.86    (N=1024)
8. SOR             Mflops:   379.32    (100 x 100)
9. MonteCarlo:     Mflops:    63.61
10. Sparse matmult  Mflops:   166.76    (N=1000, nz=5000)
11. LU              Mflops:   213.33    (M=100, N=100)

复制代码

-O3

1. **                                                              **
2. ** SciMark2 Numeric Benchmark, see [url]http://math.nist.gov/scimark[/url] **
3. ** for details. (Results can be submitted to [email]pozo@nist.gov[/email])     **
4. **                                                              **
5. Using       2.00 seconds min time per kenel.
6. Composite Score:          196.30
7. FFT             Mflops:   156.86    (N=1024)
8. SOR             Mflops:   380.82    (100 x 100)
9. MonteCarlo:     Mflops:    64.22
10. Sparse matmult  Mflops:   167.61    (N=1000, nz=5000)
11. LU              Mflops:   212.01    (M=100, N=100)

复制代码

没有太看懂数据是什么意思，但是貌似是没有太大的变化。 :yun:

参考文献：

1. http://www.gentoo.org/doc/en/gcc-optimization.xml

gentoo用户都知道，不用介绍了。

2. http://www.kroah.com/lkn/

这本书专门讲如何编译内核的，是免费的，可以直接下载打印，portage树里面也有这本书，直接安装和去下载一样，官网上提供的压缩包里面少Copyright那页，想打印的可以自己单独下载。

3. 编译内核时的帮助文档，编译内核时看不懂了就看帮助，不知道有哪些make的target就make help。

4. http://lamp.linux.gov.cn/Linux/kernel_options.html

金步国写的内核文档。

===

测完了，我还是老实点用-Os吧。

同样的硬件条件下，

我用debian stable 5.0也跑过这个程序，大概需要12秒左右。

===

Etrnls

对测试程序是什么样的感兴趣……

独钓寒江雪

不错，适合我等新人看看～～

2603301009

我的大概也是2.7m的大小....我试试看Os


http://groups.google.com/group/gnu_octave_zh_CN?hl=zh-CN

毕业设计要用都matlab

lz,这个group上不了...................
被强了...

hpo3

google groups 可以使用国外的服务器，比如我喜欢用 http://groups.google.com.hk

fender010

google最近很崩溃啊。 :yun:

d00m3d

Post by fender010
性能对比：

[QUOTE]-Os 10.482s
-O1 10.809s
-O2 11.078s
-O3 10.838s  

[/QUOTE]What does these figures mean?

May you also try other benchmarking programs such as SCIMARK2 or the Phoronix test suite http://www.phoronix-test-suite.com/ and compare the results?

fender010

内核编译参数 | 测试程序10次的平均运行时间（越小越好）
-Os      |  10.482s
-O1      |  10.809s
-O2      |  11.078s
-O3      |  10.838s

d00m3d

"测试程序"? What is it?

fender010

我自己写的一个计算程序，没有找什么专业的测试程序，哈哈。