Хочу подробнее исследовать зависимости в производительности

Я хочу подробнее исследовать зависимости в производительности PHP (ZendEngine) от аппаратной части (CPU<->RAM), т.к. я заметил, что особенности той или иной микроархитектуры процессора практически не влияют на произоводительность, при том, что зависимость времени исполнения части скриптов с нагрузкой на CPU-RAM (исключая блокировки I/O) остается практически линейной от частоты.

Абсолютно резонный вопрос: если зависимость почти линейна от верхней тактовой частоты, а процессы виртуальной среды исполнения кода можно легко распараллелить, то насколько эффективно применение в PHP-проектах аппаратных конфигураций на базе 4х ядерных CPU против альтернативных 6-8-12-16 поточных решений. Особенно интересуют в данном контексте решения на базе т.н. модулей (архитектуры Bulldozer), т.к. в них продублированы целочисленные планировщики и исполнительные конвейеры.

Я предлагаю тем, кого заинтересовала данная тема, принять участие и помочь в сборе сведений, проведя ряд экспериментов. Остальных же прошу не флудить из взаимного уважения к участникам.

 

Попробуем проверить для начала простейший арифметический пример (я попробую систематизировать сведения по разным тестам):

Код (PHP):

1.     $max_i  = 100000;
2.     $c      = 10;
3.     $_g     = 50;
4.     $eq_f   = 1867;
5.     $eq_t   = (float)0.14146;
6.     $_f     = array();
7.     $f      = 0;
8.     for ($g = 0; $g < $_g; $g++) {
9.         $t = microtime(true);
10.         $_t = 0;
11.         for ($i_ = 0; $i_ < $c; $i_++) {
12.             $_ = 0;
13.             for ($ii_ = 0; $ii_ < $max_i; $ii_++) {
14.                 $_ = $_ + 2;
15.             }
16.             unset($_);
17.         }
18.         $_t = microtime(true) - $t;
19.         $_f[] = ($eq_t * $eq_f) / $_t;
20.     }
21.     $_c = count($_f);
22.     for ($i = 0; $i < $_c; $i++) {
23.         $f += $_f[$i];
24.     }
25.     $f = round(($f/$_c),1);
26.     echo 'eq.f: ~'.$f.'<br/>';
27.  

Необходимо указать модель процессора, тип оперативной памяти (DDR3 1066/1333/1866/...) и результат "eq.f: ~", например, так:

Intel Core i5-2300, DDR3 1333, eq.f: ~ [какое-то значение]

 

Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительно

Тест на арифметическую операцию сложения в цикле. По коду: у нас есть тест, который состоит из 10 главных циклов с созднием переменной и присвоении ей нулевого значения, рабочего цикла на 100 000 итераций сложения и уничтожения переменной. Тест повторяется 50 раз для усреднения полученных значений.

Итого у нас 50 * 10 * 100 000 = 50 000 000 итераций.
Один тест (10 * 100 000 = 1 000 000) на ядре микроархитектуры "Yonah" поколения Intel Core Duo (2Мб L2 "smart-cache") выполняется в среднем за время равное 0.14146 сек, при тактовой частоте 1867 МГц.

eq.f - это значение равное эквивалентной частоте ядра Yonah. Иначе говоря, это та частота, на которой должно работать ядро Yonah для того, чтобы выполнить тестирование с такой же производительностью как на исследуемом процессоре.

Core i7-2600 - 4 физических ядра + 4 логических (HT), для диспетчера задач такой процессор представлен 8 логическими ядрами, соответственно полная загрузка одного ядра будет равна 100% / 8 =~ 12.5% (+ некоторые временные задержки, неизбежно возникающие при ряде операций).

Аналогично, Phenom X3 8450 имеет 3 ядра, соответственно полная нагрузка одного из ядер будет выражена значением около 33% в контексте загрузки процессора в целом.

Т.к. виртуальная среда исполнения PHP-кода однопоточная, а количество процессов виртуальных сред практически линейно масштабируется на все доступные вычислительные узлы, то достаточно проверять работу одного ядра, не нагружая все ядра (далеко не всегда доступна операция fork).

Возможно, дело в настройках сервера и запросы выполняются не в различных процессах, а в тредах одного процесса. По идее три запущенных скрипта в трех процессах виртуальной среды исполнения загрузят цпу полностью, при должном планировании задач со стороны ОС.

 

Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительно

php 5.3.13; Core i5-2300 @ 3465 МГц; DDR3 (700МГц);
eq.f: ~1218

Добавлено спустя 50 минут 5 секунд:
Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительности
Скомпонуем результаты:

PHP 5.3.6; Intel Core Duo T2350 @ 1867 МГц; DDR2 533; eq.f: ~1867 (опорное значение)
PHP 5.3.3; Intel Core i7-2600 @ 3400 МГц; DDR3 1333; eq.f: ~3510.3
PHP 5.4.3; AMD Athlon II X2 250 @ 3000 МГц; DDR2 667; eq.f: ~3187.8

Пока не ясно, почему в большинстве случаев результат явно занижен:
PHP 5.3.9; Intel Core i5-2500 @ 3300 МГц; DDR3 1333; eq.f: ~859.9
PHP 5.3.13; Intel Core i5-2300 @ 3465 МГц; DDR3 1400; eq.f: ~1218
PHP 5.3.3; Intel Core i5-760 @ 2800 МГц; DDR3 1333; eq.f: ~689.3
PHP 5.3.9; Phenom X3 8450 @ 2100 МГц; DDR2 667; eq.f: ~418.4
php 5.3.10; Pentium IV 2400 МГц, DDR 400; eq.f: ~1094.9

Intel Xeon E3-1275 3400 МГц; eq.f: ~8860.5
Странно, что у Xeon E3-1275 такой высокий результат эквивалентного значения частоты, т.к. ядро практически идентично i7-2600, а контроллер памяти отличается лишь поддержкой ECC

Если я правильно понимаю внутреннее устройство CPU на уровне блоков, то исполняемый код создает в основном нагрузку на блок ALU и незначительную на FPU-блок процессора (за исключением исполнения операций над целыми числами в FPU блоке). Пока не могу понять, почему при идентичных ALU i5 и i7 с такими разными показателями и почему в большинстве случаев очевидно более производительные CPU оказываются медленнее на операции сложения, чем опорный T2350.

 

Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительно

Виртуальная среда исполнения кода однопоточная (интерпретатор не умеет исполнять код в несколько потоков). Поэтому веб-серверы настраивают так, чтобы количество процессов было равным количеству ядер процессора. Тогда запросы будут раскидываться на N-ое количество worker'ов (на разные среды исполнения кода, если используется mod_php), которые параллельно будут отрабатывать скрипты.

igordata, если есть возможность еще разок протестировать E3-1275 и уточнить версию PHP.

 

Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительно

На i5-2500?

 

Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительно

Хм. странное поведение... Судя по тесту в арифметике (правильнее, наверное, сказать - в исполнении виртуальной средой арифметических инструкций исходного кода) Xeon в два раза опережает практически идентичный i7-2600. Тут где-то "собака зарыта", не иначе =)

 

Re: Хочу подробнее исследовать зависимости в производительно

Я немного перепишу код, заодно проверим зависимости от I/O lags и производительность файловой подсистемы.