Linux中mmap的物理内存在用户空间中的memcpy性能不佳

Question

在我的计算机上安装的192GB RAM中,我在启动时由Linux内核保留了大于4GB(硬件地址为0x100000000)的188GB RAM(mem = 4G memmap = 188G $ 4G).数据采集​​内核模块使用DMA将数据累积到用作环形缓冲区的大区域中.用户空间应用程序mmap将此环形缓冲区放入用户空间,然后从当前位置的环形缓冲区复制块,以便在它们准备好后进行处理.

使用memcpy从mmap的区域复制这些16MB块不会像我预期的那样执行.看起来性能取决于启动时保留的内存大小(以及后来mmap进入用户空间). http://www.wurmsdobler.org/files/resmem.zip包含实现mmap文件操作的内核模块的源代码:

module_param(resmem_hwaddr, ulong, S_IRUSR);
module_param(resmem_length, ulong, S_IRUSR);
//...
static int resmem_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma) {
remap_pfn_range(vma, vma->vm_start,
    resmem_hwaddr >> PAGE_SHIFT,
    resmem_length, vma->vm_page_prot);
return 0;
}

和测试应用程序,实质上(删除检查):

#define BLOCKSIZE ((size_t)16*1024*1024)
int resMemFd = ::open(RESMEM_DEV, O_RDWR | O_SYNC);
unsigned long resMemLength = 0;
::ioctl(resMemFd, RESMEM_IOC_LENGTH, &resMemLength);
void* resMemBase = ::mmap(0, resMemLength, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, resMemFd, 4096);
char* source = ((char*)resMemBase) + RESMEM_HEADER_SIZE;    
char* destination = new char[BLOCKSIZE];
struct timeval start, end;
gettimeofday(&start, NULL);
memcpy(destination, source, BLOCKSIZE);
gettimeofday(&end, NULL);
float time = (end.tv_sec - start.tv_sec)*1000.0f + (end.tv_usec - start.tv_usec)/1000.0f;
    std::cout << "memcpy from mmap'ed to malloc'ed: " << time << "ms (" << BLOCKSIZE/1000.0f/time << "MB/s)" << std::endl;

我在SuperMicro 1026GT-TF-FM109上的Ubuntu 10.04.4,Linux 2.6.32上对不同大小的保留RAM(resmem_length)进行了16MB数据块的memcpy测试:

|      |         1GB           |          4GB           |         16GB           |        64GB            |        128GB            |         188GB
|run 1 | 9.274ms (1809.06MB/s) | 11.503ms (1458.51MB/s) | 11.333ms (1480.39MB/s) |  9.326ms (1798.97MB/s) | 213.892ms (  78.43MB/s) | 206.476ms (  81.25MB/s)
|run 2 | 4.255ms (3942.94MB/s) |  4.249ms (3948.51MB/s) |  4.257ms (3941.09MB/s) |  4.298ms (3903.49MB/s) | 208.269ms (  80.55MB/s) | 200.627ms (  83.62MB/s)

我的观察是:

1. 从第一次到第二次运行,从mmap到malloc'ed的memcpy似乎有益于内容可能已经被缓存到某个地方.

2. 从64GB开始,性能显着下降,使用memcpy时都可以注意到这一点.

我想明白为什么会这样.也许Linux内核开发人员组中的某个人认为:对于任何人来说,64GB应该足够了(这会响铃吗？)

亲切的问候,彼得

Answer 1

您的 CPU 可能没有足够的缓存来有效地处理它。要么使用较低的内存，要么使用具有更大缓存的 CPU。