如何在没有函数调用的情况下在 Linux 中检索处理器时间？

Question

我需要计算一部分（C++）代码的运行时间，并希望通过查找代码执行过程中经过的时钟滴答数来实现这一点。

我想找到代码开头的处理器时间和结尾处的处理器时间，然后减去它们以找到经过的滴答数。

这可以通过时钟功能来完成。然而，我测量的时间需要非常精确，并且使用函数调用被证明是非常具有侵入性的，因为调用者保存的寄存器分配器在每次调用时都会溢出许多变量。

因此，我不能使用任何函数调用，需要自己检索处理器时间。汇编代码没问题。

我正在使用 Debian 和 i7 Intel 处理器。我不能使用分析器，因为它太具有侵入性。

Answer 1

你应该阅读time(7)。请注意，即使是用汇编程序编写的，您的程序也会在任意时刻重新安排（可能每毫秒进行一次上下文切换；另/proc/interrupts请查看并查看proc(5)）。那么任何硬件定时器都是没有意义的。即使使用了RDTSCX86-64机器指令读取硬件时间戳计数器是无用的（因为之后的任何上下文切换将错就错，和Linux内核是做抢占的调度，并随时都有可能发生）。

您应该考虑clock_gettime(2)。由于vdso(7) ，它真的很快（在我的 i5-4690S 上大约 3.5 或 4 纳秒，在测量对它的数千次调用时）。顺便说一句，这是一个系统调用，因此您可以直接编写汇编器指令来执行它们。我认为不值得麻烦（并且可能比 vdso 调用慢）。

顺便说一句，任何类型的分析或基准测试在某种程度上都是侵入性的。

最后，如果您的基准函数运行得非常快（远小于一微秒），缓存未命中变得很重要，甚至占主导地位（请记住，需要有效访问 DRAM 模块的 L3 缓存未命中持续数百纳秒，足以运行数百条机器指令在 L1 I 缓存中）。您可能（并且可能应该）尝试对多个（数百个）连续调用进行基准测试。但是您将无法准确地进行测量。

因此，我相信你不能做得比使用更好clock_gettime，我不明白为什么它对你的情况来说不够好......顺便说一句，时钟（3）正在调用clock_gettime， CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID所以恕我直言它应该足够了，而且更简单。

^{换句话说，我认为避免任何函数调用是您的误解。请记住，函数调用开销比缓存未命中要便宜得多！}

请参阅相关问题的答案（与您的问题一样不清楚）；还可以考虑使用 perf(1)、gprof(1)、oprofile(1)、time(1)。看到这个。

最后，您应该考虑要求编译器进行更多优化。你有没有考虑编译和链接用g++ -O3 -flto -march=native（带链接时优化）。

如果您的代码具有数值和向量性质（如此明显且可大规模并行化），您甚至可以考虑花费数月的开发时间将其核心代码（数值计算内核）移植到OpenCL或CUDA 中的GPGPU上。但是你确定这样的努力值得吗？更换硬件时，您需要调整和重新开发代码！

您还可以重新设计您的应用程序以使用多线程、JIT 编译和部分评估和元编程技术、多处理或云计算（使用进程间通信，例如socket(7) -s，可能使用0mq或其他消息传递库） . 这可能需要多年的发展。有没有银弹。

^{（不要忘记考虑开发成本；如果可能，更喜欢算法改进。）}