lmbench内存延迟测试代码分析

本文介绍lmbench工具中的lat_mem_rd测试集,用于测量内存延迟。通过具体实例展示了不同范围和步长下的内存访问延迟,并解释了测试背后的原理。

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lmbench有很多测试集, lat_mem_rd是用来测试内存延迟的

使用方法

./bin/x86_64-linux-gnu/lat_mem_rd 1 16

./bin/x86_64-linux-gnu/lat_mem_rd 1(范围, 单位M) 16(步长)

"stride=16
0.00049 1.584(单位M, 512字节范围内, 步长16访问延迟, 为什么显示0.00049, 512/1024/1024)
源代码(fprintf(stderr, "%.5f %.3fn", range / (1024. * 1024.), result);)
0.00098 1.583
0.00195 1.593
0.00293 1.593
0.00391 1.597
0.00586 1.598
0.00781 1.600
0.01172 1.600
0.01562 1.602
0.02344 1.602
0.03125 1.628
0.04688 2.230
0.06250 2.207
0.09375 2.205
0.12500 2.204
0.18750 2.237
0.25000 2.278
0.37500 2.326
0.50000 2.351
0.75000 2.345
1.00000 2.349

测试原理

如果光光使用lat_mem_rd来跑得出一个结果, 不了解测试细节的话, 很多东西都理解还不深刻, lat_mem_rd的延迟测试的代码是这样写的

#define    ONE            p = (char **)*p;
#define    FIVE    ONE ONE ONE ONE ONE
#define    TEN            FIVE FIVE
#define    FIFTY    TEN TEN TEN TEN TEN
#define    HUNDRED    FIFTY FIFTY

    while (iterations-- > 0) {
        for (i = 0; i < count; ++i) {
            HUNDRED;
        }
    }

用指针指向下一个内存地址空间来循环访问, 比如说0.00049 1.584, 这个结果就是在512字节范围内, 步长16来一直循环访问, 最后时间除以访问次数就是延迟

范围超过l1 cache的32k的时候, 会有一个阶级变化

<think>我们正在讨论如何使用lmbench测试内存带宽。根据引用,lmbench是一个综合性能测试工具,特别关注内存带宽和延迟。用户意图明确指向内存带宽测试。 步骤: 1. 安装lmbench(用户可能已经安装,但需要确认) 2. 配置和运行内存带宽测试 3. 解读测试结果 注意:lmbench的测试项目很多,我们需要具体到内存带宽测试。 根据引用[1]和[2],lmbench可以测试内存带宽。在lmbench中,内存带宽测试通常通过`bw_mem`程序进行。 具体步骤: 1. 编译安装lmbench(如果已经安装可跳过) 2. 进入lmbench的bin目录(通常编译后在bin目录下生成可执行文件) 3. 运行`bw_mem`命令进行测试 命令格式: bw_mem [选项] 大小 操作 其中: - 大小:要测试的内存大小(例如:1M, 10M等) - 操作:包括读(rd)、写(wr)、读写(rdwr)等 示例命令: bw_mem 1M rd # 测试1MB内存的读取带宽 注意:测试需要以root权限运行,以避免权限问题影响测试结果(但并非绝对必要,如果普通用户能运行也可以) 测试结果单位:MB/s 另外,引用[3]提到使用`make results`可以运行一整套测试,但用户可能只需要内存带宽测试,所以单独运行`bw_mem`更合适。 详细说明: 1. 编译安装: git clone https://github.com/redrose2100/lmbench.git cd lmbench make 2. 编译后,可执行文件在`bin`目录下,我们可以直接运行: cd bin ./bw_mem 1M rd 3. 测试结果会直接输出在终端。 注意事项: - 测试时系统负载应尽量低,避免其他进程干扰。 - 可以多次测试取平均值。 测试结果解读: 输出结果一般是每秒传输的字节数,我们可以将其转换为MB/s(通常结果已经以MB/s显示)。 示例输出: "1.0000 1234.56" 表示1MB大小,带宽为1234.56 MB/s 另外,lmbench还提供了其他内存测试工具,如`lat_mem_rd`(内存读取延迟)等,但用户只关心带宽。 如果用户需要全面的内存性能评估,可以同时测试不同大小和操作(读、写、读写混合)。 因此,回答应包含: - 安装步骤(简要) - 运行内存带宽测试的具体命令 - 结果解读 同时,生成相关问题。</think>### 使用 Lmbench 测试内存带宽的完整指南 #### 一、安装与准备 1. **获取 Lmbench** ```bash git clone https://github.com/redrose2100/lmbench.git cd lmbench make # 编译源代码 ``` 编译后关键工具位于 `bin/` 目录[^1][^2] 2. **测试环境要求** - 禁用 CPU 节能模式:`sudo cpupower frequency-set -g performance` - 关闭后台高负载进程 - 建议在终端使用 `nice -n -20` 提升优先级 #### 二、内存带宽测试方法 1. **核心测试工具:`bw_mem`** ```bash # 测试读取带宽 (1MB 数据块) ./bin/bw_mem 1M rd # 测试写入带宽 (10MB 数据块) ./bin/bw_mem 10M wr # 测试读写混合 (100MB 数据块) ./bin/bw_mem 100M rdwr ``` 2. **关键参数说明** | 参数 | 说明 | 示例值 | |------|------|--------| | 数据块大小 | 测试内存范围 | 1M, 10M, 100M | | 操作类型 | `rd`(读)/`wr`(写)/`rdwr`(读写) | rdwr | | `-P` | 并行进程数 | -P 4 | | `-W` | 预热次数 | -W 5 | 3. **完整测试流程** ```bash # 测试不同块大小的读取带宽 for size in 1M 10M 100M 1G; do ./bin/bw_mem -P 4 $size rd done ``` #### 三、测试结果解读 典型输出示例: ``` 1.000000 7589.32 # 块大小=1MB, 带宽=7589.32 MB/s 10.000000 6812.45 # 块大小=10MB, 带宽=6812.45 MB/s ``` - **第一列**:测试数据块大小(MB) - **第二列**:内存带宽(MB/s) - **性能分析**: - 带宽随块大小变化反映缓存层次效率 - 理想情况下应接近理论带宽: $$ \text{理论带宽} = \text{内存通道数} \times \text{通道速率} $$ - DDR4-3200 双通道理论值:$2 \times 25.6 \text{GB/s} = 51.2 \text{GB/s}$ #### 四、性能优化建议 1. **NUMA 优化** ```bash # 绑定内存访问到本地NUMA节点 numactl --cpunodebind=0 --membind=0 ./bin/bw_mem 1G rd ``` 2. **测试策略优化** - 测试不同读写比例:`rd`, `wr`, `rdwr` 各测三次取平均 - 扫描块大小:从 4KB(L1缓存)到 1GB(主存) - 使用 `-W` 预热避免冷启动偏差 3. **结果验证方法** ```bash # 交叉验证工具 (需安装mbw) mbw -n 5 256 # 测试256MB内存带宽 ``` #### 五、典型性能参考 | 硬件配置 | 读取带宽 | 写入带宽 | 测试条件 | |----------|----------|----------|----------| | DDR4-3200 双通道 | 48-50 GB/s | 45-47 GB/s | 块大小>1GB | | DDR5-4800 四通道 | 78-82 GB/s | 75-78 GB/s | 块大小>2GB | | LPDDR5-6400 | 58-62 GB/s | 55-58 GB/s | 块大小>512MB | > 注:实际带宽受内存控制器、时序参数和系统负载影响[^4][^5] --- ### 相关问题 1. 如何解释内存带宽随数据块大小变化而出现的阶梯状下降? 2. 在 NUMA 架构服务器中,跨节点内存访问会使带宽下降多少? 3. 内存时序参数(CL-tRCD-tRP)如何影响实际带宽? 4. 使用 `bw_mem` 测试时,为什么写入带宽通常低于读取带宽? 5. 如何区分内存带宽瓶颈是由硬件限制还是软件配置引起的? [^1]: 什么是lmbench? [^2]: LMbench是一个使用GNU GPL许可证发布的免费和开源的自由软件 [^3]: make results命令会启动Lmbench的测试套件 [^4]: 使用Lmbench进行性能测试需要一定的技术知识和经验 [^5]: 性能测试工具Lmbench的使用和下载
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