Wie erstelle ich einen hochauflösenden Timer in Linux, um die Programmleistung zu messen?

Question 1

Ich versuche, die GPU- mit der CPU-Leistung zu vergleichen. Für die NVIDIA-GPU habe ich die verwendet cudaEvent_t Typen, um ein sehr genaues Timing zu erhalten.

Für die CPU habe ich folgenden Code verwendet:

// Timers
clock_t start, stop;
float elapsedTime = 0;

// Capture the start time

start = clock();

// Do something here
.......

// Capture the stop time
stop = clock();
// Retrieve time elapsed in milliseconds
elapsedTime = (float)(stop - start) / (float)CLOCKS_PER_SEC * 1000.0f;

Anscheinend ist dieser Code nur dann gut, wenn Sie in Sekunden zählen. Außerdem kommen die Ergebnisse manchmal ziemlich seltsam heraus.

Kennt jemand eine Möglichkeit, einen hochauflösenden Timer unter Linux zu erstellen?

Question 2

Kasse clock_gettimedas eine POSIX-Schnittstelle zu hochauflösenden Timern ist.

Wenn Sie sich nach dem Lesen der Manpage über den Unterschied zwischen wundern CLOCK_REALTIME und CLOCK_MONOTONICsiehe Unterschied zwischen CLOCK_REALTIME und CLOCK_MONOTONIC?

Auf der folgenden Seite finden Sie ein vollständiges Beispiel: http://www.guyrutenberg.com/2007/09/22/profiling-code-using-clock_gettime/

#include <iostream>
#include <time.h>
using namespace std;

timespec diff(timespec start, timespec end);

int main()
{
    timespec time1, time2;
    int temp;
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &time1);
    for (int i = 0; i< 242000000; i++)
        temp+=temp;
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &time2);
    cout<<diff(time1,time2).tv_sec<<":"<<diff(time1,time2).tv_nsec<<endl;
    return 0;
}

timespec diff(timespec start, timespec end)
{
    timespec temp;
    if ((end.tv_nsec-start.tv_nsec)<0) {
        temp.tv_sec = end.tv_sec-start.tv_sec-1;
        temp.tv_nsec = 1000000000+end.tv_nsec-start.tv_nsec;
    } else {
        temp.tv_sec = end.tv_sec-start.tv_sec;
        temp.tv_nsec = end.tv_nsec-start.tv_nsec;
    }
    return temp;
}

Question 3

Um die bisher vorgestellten Informationen zusammenzufassen, sind dies die beiden Funktionen, die für typische Anwendungen erforderlich sind.

#include <time.h>

// call this function to start a nanosecond-resolution timer
struct timespec timer_start(){
    struct timespec start_time;
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &start_time);
    return start_time;
}

// call this function to end a timer, returning nanoseconds elapsed as a long
long timer_end(struct timespec start_time){
    struct timespec end_time;
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &end_time);
    long diffInNanos = (end_time.tv_sec - start_time.tv_sec) * (long)1e9 + (end_time.tv_nsec - start_time.tv_nsec);
    return diffInNanos;
}

Hier ist ein Beispiel dafür, wie man sie beim Timing verwendet, wie lange es dauert, die Varianz einer Eingabeliste zu berechnen.

struct timespec vartime = timer_start();  // begin a timer called 'vartime'
double variance = var(input, MAXLEN);  // perform the task we want to time
long time_elapsed_nanos = timer_end(vartime);
printf("Variance = %f, Time taken (nanoseconds): %ld\n", variance, time_elapsed_nanos);

Question 4

struct timespec t;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &t);

es gibt auch CLOCK_REALTIME_HR, aber ich bin mir nicht sicher, ob es einen Unterschied macht.

Question 5

Interessieren Sie sich für Wall Time (wie viel Zeit vergeht tatsächlich) oder Cycle Count (wie viele Zyklen)? Im ersten Fall sollten Sie etwas wie verwenden gettimeofday.

Der Timer mit der höchsten Auflösung verwendet die RDTSC x86 Montageanleitung. Dies misst jedoch die Taktzeiten, daher sollten Sie sicher sein, dass der Energiesparmodus deaktiviert ist.

Die Wiki-Seite für TSC gibt einige Beispiele: http://en.wikipedia.org/wiki/Time_Stamp_Counter

Question 6

Nachdem ich diesen Thread gelesen hatte, begann ich, den Code für clock_gettime gegen den Chrono von c++ 11 zu testen, und sie scheinen nicht übereinzustimmen.

Dazwischen klafft eine riesige Lücke!

Das std::chrono::Sekunden(1) scheint gleichwertig zu sein ~70.000 des clock_gettime

#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <iomanip>
#include <vector>
#include <mutex>

timespec diff(timespec start, timespec end);
timespec get_cpu_now_time();
std::vector<timespec> get_start_end_pairs();
std::vector<timespec> get_start_end_pairs2();
void output_deltas(const std::vector<timespec> &start_end_pairs);

//=============================================================
int main()
{
    std::cout << "Hello waiter" << std::endl; // flush is intentional
    std::vector<timespec> start_end_pairs = get_start_end_pairs2();
    output_deltas(start_end_pairs);

    return EXIT_SUCCESS;
}

//=============================================================
std::vector<timespec> get_start_end_pairs()
{
    std::vector<timespec> start_end_pairs;
    for (int i = 0; i < 20; ++i)
    {
        start_end_pairs.push_back(get_cpu_now_time());
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        start_end_pairs.push_back(get_cpu_now_time());
    }

    return start_end_pairs;
}


//=============================================================
std::vector<timespec> get_start_end_pairs2()
{
    std::mutex mu;
    std::vector<std::thread> workers;
    std::vector<timespec> start_end_pairs;
    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        workers.emplace_back([&]()->void {
            auto start_time = get_cpu_now_time();
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
            auto end_time = get_cpu_now_time();
            std::lock_guard<std::mutex> locker(mu);
            start_end_pairs.emplace_back(start_time);
            start_end_pairs.emplace_back(end_time);
        });
    }

    for (auto &worker: workers) {
        if (worker.joinable()) {
            worker.join();
        }
    }

    return start_end_pairs;
}

//=============================================================
void output_deltas(const std::vector<timespec> &start_end_pairs)
{
    std::cout << "size: " << start_end_pairs.size() << std::endl;
    for (auto it_start = start_end_pairs.begin(); it_start < start_end_pairs.end(); it_start += 2)
    {
        auto it_end = it_start + 1;
        auto delta = diff(*it_start, *it_end);

        std::cout
                << std::setw(2)
                << std::setfill(' ')
                << std::distance(start_end_pairs.begin(), it_start) / 2
                << " Waited ("
                << delta.tv_sec
                << "\ts\t"
                << std::setw(9)
                << std::setfill('0')
                << delta.tv_nsec
                << "\tns)"
                << std::endl;
    }
}

//=============================================================
timespec diff(timespec start, timespec end)
{
    timespec temp;
    temp.tv_sec = end.tv_sec-start.tv_sec;
    temp.tv_nsec = end.tv_nsec-start.tv_nsec;

    if (temp.tv_nsec < 0) {
        --temp.tv_sec;
        temp.tv_nsec += 1000000000;
    }
    return temp;
}

//=============================================================
timespec get_cpu_now_time()
{
    timespec now_time;
    memset(&now_time, 0, sizeof(timespec));
    clock_gettime(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID, &now_time);

    return now_time;
}

Ausgang:

Hello waiter
 0 Waited (0    s       000843254       ns)
 1 Waited (0    s       000681141       ns)
 2 Waited (0    s       000685119       ns)
 3 Waited (0    s       000674252       ns)
 4 Waited (0    s       000714877       ns)
 5 Waited (0    s       000624202       ns)
 6 Waited (0    s       000746091       ns)
 7 Waited (0    s       000575267       ns)
 8 Waited (0    s       000860157       ns)
 9 Waited (0    s       000827479       ns)
10 Waited (0    s       000612959       ns)
11 Waited (0    s       000534818       ns)
12 Waited (0    s       000553728       ns)
13 Waited (0    s       000586501       ns)
14 Waited (0    s       000627116       ns)
15 Waited (0    s       000616725       ns)
16 Waited (0    s       000616507       ns)
17 Waited (0    s       000641251       ns)
18 Waited (0    s       000683380       ns)
19 Waited (0    s       000850205       ns)

Question 7

clock_gettime(2)

Question 8

epoll-Implementierung:
https://github.com/ielife/simple-timer-for-c-language

so verwenden:

timer_server_handle_t *timer_handle = timer_server_init(1024);
if (NULL == timer_handle) {
    fprintf(stderr, "timer_server_init failed\n");
    return -1;
}
ctimer timer1;
    timer1.count_ = 3;
    timer1.timer_internal_ = 0.5;
    timer1.timer_cb_ = timer_cb1;
    int *user_data1 = (int *)malloc(sizeof(int));
    *user_data1 = 100;
    timer1.user_data_ = user_data1;
    timer_server_addtimer(timer_handle, &timer1);

    ctimer timer2;
    timer2.count_ = -1;
    timer2.timer_internal_ = 0.5;
    timer2.timer_cb_ = timer_cb2;
    int *user_data2 = (int *)malloc(sizeof(int));
    *user_data2 = 10;
    timer2.user_data_ = user_data2;
    timer_server_addtimer(timer_handle, &timer2);

    sleep(10);

    timer_server_deltimer(timer_handle, timer1.fd);
    timer_server_deltimer(timer_handle, timer2.fd);
    timer_server_uninit(timer_handle);