使用软件(Go 版本)测量系统性能 - Daniel Lemire 的博客

主要观点:编程软件时在系统抽象上工作,程序员需了解底层系统特性,可通过实验观察系统行为;在软件和硬件间有多层,如编译器、操作系统等,好程序员应考虑这些层;Go 中可通过基准测试衡量性能,包括执行函数时间、内存分配等,且所有基准测试受测量误差和系统干扰影响;还介绍了 Go 中测量内存分配的方法、页面大小对性能和内存使用的影响、内联优化、缓存行、CPU 缓存、内存带宽、内存延迟与并行性、超标量和数据依赖、分支预测等方面的内容及相关代码示例。

关键信息:

  • 软件工作于系统抽象,程序员要了解底层系统。
  • Go 基准测试可测函数执行时间和内存分配等。
  • 内存有栈内存和堆内存,Go 靠垃圾回收管理堆内存。
  • 内联可优化函数,某些情况下能提升性能。
  • 缓存行大小影响性能,可通过特定实验测量。
  • CPU 缓存大小可通过随机洗牌数组实验确定。
  • 内存带宽受多种因素影响,线性访问可获最佳带宽。
  • 内存延迟影响链表遍历等操作,可通过并行化提升性能。
  • 超标量处理器可并行执行指令,数据依赖会影响性能。
  • 分支预测可能提升或降低性能,可使用分支无代码优化。

重要细节:

  • Go 中通过testing.B参数进行基准测试函数定义,b.N表示执行次数。
  • 测量内存使用时需注意 Go 垃圾回收延迟及相关函数调用。
  • 内联优化受编译器限制,如递归函数较难内联。
  • 缓存行测量实验中处理器可能获取多余缓存行。
  • CPU 缓存大小实验中通过随机洗牌数组观察时间变化。
  • 内存带宽测量代码中通过多次测量取最佳结果。
  • 内存延迟实验中链表遍历受其影响,可通过并行化提升性能。
  • 超标量处理器执行指令受内存访问和数据依赖限制。
  • 分支预测受分支条件影响,分支无代码在某些情况下更优。
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