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cpp_4_benchmark.md

File metadata and controls

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各基本操作耗时统计

CPU: Intel(R) Xeon(R) Gold 6256 CPU @ 3.60GHz, 睿频到4.3GHz， 每次操作花费时间

func O0 O2 含义
compare_int32 2.74 ns 0.82 ns 直接比较==
memcmp_int32 4.24 ns 3.60 ns memcmp比较
compare_int64 2.71 ns 2.14 ns 直接比较==
memcmp_int64 4.35 ns 4.69 ns memcmp比较
memcmp 2.57 ns 1.71 ns memcmp比较(5 bytes)
StrNCmp 4.07 ns 0.92 ns 按位异或(5 bytes)
- - -
assign_int32 3.29 ns 1.90 ns (顺序) 直接赋值int32
memcpy_int32 3.84 ns 1.88 ns (顺序) memcpy_int32
assign_int64 4.76 ns 3.10 ns (顺序) 直接赋值int64
memcpy_int64 5.56 ns 3.54 ns (顺序) memcpy_int64
- - -
memcpy_1K 442.60 ns 441.96 ns (顺序)memcpy_1K
memcpy_4K 1.75 us 1.75 us (顺序)memcpy_4K
memset_1K 412.19 ns 448.53 ns (顺序)memset_1K
memset_4K 1.73 us 1.65 us (顺序)memset_4K
memcpy_random 510.60 ns 509.42 ns 随机memcpy_4 bytes
memcpy_random 504.93 ns 503.39 ns 随机memcpy_8 bytes
memcpy_random 796.43 ns 797.19 ns 随机memcpy_1K
memcpy_random 1.24 us 1.24 us 随机memcpy_4K
memset_random 415.32 ns 415.15 ns 随机memset_4 bytes
memset_random 415.58 ns 414.22 ns 随机memset_8 bytes
memset_random 627.57 ns 630.41 ns 随机memset_1K
memset_random 943.75 ns 955.18 ns 随机memset_4K
- - -
add_func 3.30 ns 0.24 ns 自定义加法
add_func_withmutex 21.34 ns 12.60 ns 自定义加法(with mutex)
add_templates 15.10 ns 0.23 ns 递归加法
add_va_args 11.08 ns 4.67 ns 宏定义加法
- - -
array_push 7.98 ns 12.68 ns 数组: 直接赋值
array_struct_cast 8.23 ns 2.82 ns 数组: 转换成struct后再赋值
snprintf_cost 198.99 ns 197.64 ns snprintf耗时
- - -
int64_add 2.83 ns 1.25 ns int64 加法
int64_mul 2.56 ns 1.42 ns int64 乘法
int64_div 2.76 ns 1.77 ns int64 除法
int64_remainder 1.61 ns 0.93 ns int64 取余
int64_and 1.76 ns 0.29 ns int64 与
double_add 3.08 ns 1.88 ns double 加法
double_mul 2.80 ns 1.90 ns double 乘法
double_div 5.14 ns 4.28 ns double 除法
rdtsc_cost 5.83 ns 6.01 ns 一次rdtsc耗时
- - -
switch_case_5 3.26 ns 2.27 ns switch/case_5(分支越多越耗时)
if_else_5 2.64 ns 1.25 ns if/else_5(分支越多越耗时)
- - -
ntoh16 1.64 ns 0.47 ns ntoh16
ntoh32 2.12 ns 0.93 ns ntoh32
ntoh64 2.85 ns 1.47 ns ntoh64

解析各操作耗时统计

type function O0 O3 desc
base std_vector_interat 7.33 ns 0.47 ns std::vector<int64_t> 遍历
base hashtable_find 22.36 ns 13.00 ns HashTable 查找
base std_unorderedmap_find 120.87 ns 23.78 ns std::unorderedmap 查找
base std_map_find 257.85 ns 83.72 ns std::map<> 查找
base XQueue_insert 40.96 ns 39.09 ns XQueue 插入
-
memcpy_MD 17.33 ns 16.40 ns (热内存)直接拷贝768字节,96字段
assign_index 8.57 ns 6.54 ns (热内存)赋值13个字段
assign_stock 17.58 ns 11.81 ns (热内存)赋值55个字段
assign_option 17.62 ns 8.10 ns (热内存)赋值39个字段
-
sh1 checksum_add 598.42 ns 22.67 ns 直接累加
sh1 checksum_sse 159.24 ns 29.68 ns SSE
sh1 checksum_sse_4loop 118.15 ns 23.79 ns 4路SSE
sh1 splite_fb 37.05 ns 22.73 ns FB切割数据包
sh1 splite 23.06 ns 24.58 ns 直接切割数据包
sh1 decode 169.35 ns 43.73 ns 直接解码(含memset)
-
sh split 59.62 ns 51.97 ns 只切割不取数据
sh split_if 220.89 ns 148.60 ns 切割且取数据(if)
sh split_if_else 277.85 ns 212.21 ns 切割且取数据(if ... else ...)
sh split_fb 343.24 ns 247.05 ns 切割且取数据(fb)
sh checksum_add 2.81 us 92.55 ns 直接累加
sh checksum_sse 690.07 ns 107.98 ns SSE
sh checksum_sse_4loop 407.50 ns 101.55 ns 4路SSE
sh parse_md 803.06 ns 376.59 ns 单条
sh parse_idx 140.86 ns 54.75 ns 单条
sh parse_opt ns 单条
sh parse_e 129.89 ns 53.08 ns 单条
sh parse_t 140.48 ns 57.62 ns 单条
-
sz splite 9.95 ns 8.17 ns
sz splite_fb 29.51 ns 16.70 ns
sz checksum_add 250.69 ns 14.62 ns
sz checksum_sse 74.11 ns 16.12 ns
sz checksum_sse_4loop 86.03 ns 19.06 ns
sz parse_md 221.28 ns 94.26 ns
sz parse_idx 61.65 ns 32.43 ns
sz parse_ent 30.71 ns 9.67 ns
sz parse_trd 36.46 ns 13.01 ns
volatile mfence cacheline O3 (ns)
n n n 22
y n n 20
n y n 53
n n y 12
n y y 45
y y y 46

alignas(kCacheLineSize)能降低延时; mfence会显著增加延时.

socket cost

测试环境：

  • o2, CPU: Intel(R) Xeon(R) Gold 6256 CPU @ 3.60GHz, 睿频到4.3GHz.
  • Solarflare Communications XtremeScale SFC9250.
  • IP头部长度为[20, 60]字节, TCP头部长度为[20, 60]字节, UDP头部长度固定8字节.
  • MTU=1500.

结论：包的总长度尽量接近且不超过MTU时，效率最高. SF onload模式下，发小包的效率也挺高.

下图中的长度为UDP载荷的长度

type function 128 256 512 1024 1420 1500 2048 4096
lo(环回) multicast send 1.46 us 1.47 us 1.47 us 1.49 us 1.49 us 1.49 us 1.50 us 1.55 us
SF(普通网卡) multicast send 1.78 us 1.79 us 1.80 us 1.82 us 1.83 us 2.83 us 2.84 us 3.79 us
SF(onload) multicast send 525 ns 728 ns 464 ns 657 ns 1.10 us 1.42 us 1.69 us 3.25 us

queue cost

测试环境:

  • o2, CPU: Intel(R) Xeon(R) Gold 6256 CPU @ 3.60GHz, 睿频到4.3GHz.

一写一读的速度明显快很多，实现上也更容易.

type queue size Throughput(in, W/s) Throughput(out, W/s) Latency(ns) tips
cycle 1024*1024 2 ns, 5 WW/s 2 ns, 5 WW/s 2 ns
SPSC 1024*1024 3 ns, 3.3 WW/s 3 ns, 3.3 WW/s 163 ns
SPSC1 1024*1024 85 ns, 1176 W/s 85 ns, 1176 W/s 181 ns
MPSC 1024*1024 593 ns, 168 W/s 197 ns, 507 W/s ??? ns 3P1C
MPMC 1024*1024 880 ns, 113 W/s 667 ns, 149 W/s ??? ns 4P2C