Benchmark tool library for c++ code
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
Benchmark tool library for c++ code
小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.
Benchmark是什么？
Wikipedia解釋
如下幾類：
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Business and economics（商業(yè)和經(jīng)濟(jì)）
- Benchmarking, evaluating performance within organizations（基準(zhǔn)測試是將業(yè)務(wù)流程和績效指標(biāo)與其他公司的行業(yè)最佳和最佳實踐進(jìn)行比較的做法。 通常測量的維度是質(zhì)量、時間和成本）
- Benchmark price (基準(zhǔn)價格 (BP) 是國際市場特定部分中每單位數(shù)量的價格，由在倫敦金屬交易所等市場上一貫出口最大數(shù)量或數(shù)量的國家或生產(chǎn)者組織設(shè)定。 [1] [2] 這個價格是定期設(shè)定的，通常是每月一次，作為國際貿(mào)易的指導(dǎo)方針。)
- Benchmark (crude oil), oil-specific practices (基準(zhǔn)原油或標(biāo)記原油是用作原油買賣雙方參考價格的原油。有三個主要基準(zhǔn)，即西德克薩斯中質(zhì)原油 (WTI)、布倫特混合原油和迪拜原油。)
- Benchmark, an investment performance attribution （投資業(yè)績歸因是一組技術(shù)，業(yè)績分析師用來解釋為什么投資組合的業(yè)績與基準(zhǔn)不同）
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Science and technology (科學(xué)與技術(shù))
- Benchmark (surveying), a point of known elevation marked for the purpose of surveying （基準(zhǔn)、基準(zhǔn)或測量基準(zhǔn)這一術(shù)語起源于測量員在石頭結(jié)構(gòu)中鑿出的水平標(biāo)記）
- Benchmarking (geolocating), an activity involving finding benchmarks （是參與者尋找基準(zhǔn)（也稱為調(diào)查標(biāo)記或大地控制點）的業(yè)余愛好活動）
- Benchmark (computing), the result of running a computer program to assess performance （在計算中，基準(zhǔn)是運(yùn)行一個計算機(jī)程序、一組程序或其他操作的行為，以評估一個對象的相對性能，通常是通過對它運(yùn)行許多標(biāo)準(zhǔn)測試和試驗。 [1] 術(shù)語基準(zhǔn)也通常用于精心設(shè)計的基準(zhǔn)測試程序本身。）
- Benchmark, a best-performing, or gold standard test in medicine and statistics （醫(yī)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)中表現(xiàn)最佳或黃金標(biāo)準(zhǔn)的測試）
和我們相關(guān)的是Science and technology中的Benchmark (computing)，主要通過考察一個計算機(jī)程序、一組程序、其他操作行為，然后對一個對象進(jìn)行性能評估。
Benchmark (computing)
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Benchmark原則
- Relevance: Benchmarks should measure relatively vital features.（基準(zhǔn)應(yīng)該衡量相對重要的特征）
- Representativeness: Benchmark performance metrics should be broadly accepted by industry and academia.（代表性：基準(zhǔn)性能指標(biāo)應(yīng)被業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛接受）
- Equity: All systems should be fairly compared.（公平：所有系統(tǒng)都應(yīng)該被公平地比較）
- Repeatability: Benchmark results can be verified.（重復(fù)性：可以驗證基準(zhǔn)測試結(jié)果）
- Cost-effectiveness: Benchmark tests are economical.（成本效益：基準(zhǔn)測試是經(jīng)濟(jì)的）
- Scalability: Benchmark tests should work across systems possessing a range of resources from low to high.（可擴(kuò)展性：基準(zhǔn)測試應(yīng)該適用于擁有從低到高的一系列資源的系統(tǒng)）
- Transparency: Benchmark metrics should be easy to understand.（透明度：基準(zhǔn)指標(biāo)應(yīng)該易于理解）
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Benchmark類型
- Real program (真正的程序)
- word processing software（文本處理程序）
- tool software of CAD（CAD軟件工具）
- user’s application software (i.e.: MIS) （用戶應(yīng)用程序）
- Component Benchmark / Microbenchmark（組件benchmark，微benchmark）
- core routine consists of a relatively small and specific piece of code. （由一段相對較小且特定的代碼組成的核心例程）
- measure performance of a computer’s basic components （測量計算機(jī)基本組件的性能）
- may be used for automatic detection of computer’s hardware parameters like number of registers, cache size, memory latency, etc. （可用于自動檢測計算機(jī)的硬件參數(shù)）
- Kernel（內(nèi)核測試）
- contains key codes
- normally abstracted from actual program
- popular kernel: Livermore loop
- linpack benchmark (contains basic linear algebra subroutine written in FORTRAN language)
- results are represented in Mflop/s.
- Synthetic Benchmark
- Procedure for programming synthetic benchmark:
- take statistics of all types of operations from many application programs
- get proportion of each operation
- write program based on the proportion above
- Types of Synthetic Benchmark are:
- Whetstone
- Dhrystone
- These were the first general purpose industry standard computer benchmarks. They do not necessarily obtain high scores on modern pipelined computers.
- Procedure for programming synthetic benchmark:
- I/O benchmarks
- Database benchmarks
- measure the throughput and response times of database management systems (DBMS)
- Parallel benchmarks
- used on machines with multiple cores and/or processors, or systems consisting of multiple machines
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一些常用的benchmark測試工具
內(nèi)存、文件系統(tǒng)benchmark工具
- Iometer – I/O subsystem measurement and characterization tool for single and clustered systems.
- IOzone – Filesystem benchmark
- 更多的參考Wikipedia鏈接
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一些個人想法
這里主要介紹了benchmark的原則（做基準(zhǔn)測試要遵循的規(guī)則）、benchmark的類型（主要存在哪些類型的benchmark，當(dāng)我們要進(jìn)行benchmark測試時，首先要知道我們測試的主體是什么，在上述的類型中應(yīng)該有它的歸屬）、一些常用的benchmark工具(針對那些通用的測試主體，已經(jīng)前人開發(fā)的各個工具)；那么我認(rèn)為benchmark測試的流程應(yīng)該如下：
針對C++代碼進(jìn)行Benchmark測試
回到我們主題，如何對C++代碼進(jìn)行Benchmark測試，這里以C++編寫的logger日志庫為例；按照我們上述Benchmark測試流程：
Benchmark主體是什么？
C++編寫的logger日志庫，應(yīng)該屬于Component Benchmark / Microbenchmark這一類；一段相對較小且特定的代碼組成的核心例程
ps: 多數(shù)我們用戶態(tài)的C++代碼，都能歸屬在Real program、Component Benchmark / Microbenchmark這兩類。
是否存在現(xiàn)有的測試工具？
目前沒有。
需要自己編寫測試工具
按照我們梳理的流程，需要自己編寫測試工具。
那么針對我們C++代碼Benchmark，自己可以編寫簡單的代碼進(jìn)行測試，比如如下代碼，Timer用于測量shared_ptr使用make_shared和new兩種方式初始化的執(zhí)行時間：
#include <array> #include <chrono> #include <iostream> #include <memory>using TimePoint = std::chrono::high_resolution_clock::time_point; class Timer {public:Timer() { start_time_point_ = std::chrono::high_resolution_clock::now(); }~Timer() { Stop(); }void Stop() {TimePoint end_time_point = std::chrono::high_resolution_clock::now();auto start = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::nanoseconds>(start_time_point_).time_since_epoch().count();auto end = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::nanoseconds>(end_time_point).time_since_epoch().count();auto duration = end - start;std::cout << duration << "ns(" << duration * 0.001 << "us)" << std::endl;}private:TimePoint start_time_point_; };struct Point {float x{0};float y{0}; };int main() {std::cout << "shared_ptr make_shared:";{std::array<std::shared_ptr<Point>, 1000> ptr_array;Timer timer;for (int i = 0; i < ptr_array.size(); ++i) {ptr_array[i] = std::make_shared<Point>();}}std::cout << "shared_ptr new:";{std::array<std::shared_ptr<Point>, 1000> ptr_array;Timer timer;for (int i = 0; i < ptr_array.size(); ++i) {ptr_array[i] = std::shared_ptr<Point>(new Point());}}return 0; }避免重復(fù)造輪子及使用好的輪子，是否存在一些library來幫助我們進(jìn)行測試呢？
C++ Benchmark tool library
存在哪些c++ Benchmark庫呢，通過google搜索和github搜索, 列出如下Benchmark library
| google/benchmark | A microbenchmark support library | https://github.com/google/benchmark |
| Celero | C++ Benchmark Authoring Library/Framework | https://github.com/DigitalInBlue/Celero |
| hayai | C++ benchmarking framework | https://github.com/nickbruun/hayai |
| nonius | A C++ micro-benchmarking framework | https://github.com/libnonius/nonius |
| sltbench | C++ benchmark tool. Practical, stable and fast performance testing framework. | https://github.com/ivafanas/sltbench |
| CppBenchmark | Performance benchmark framework for C++ with nanoseconds measure precision | https://github.com/chronoxor/CppBenchmark |
Benchmark tool library使用
CppBenchmark
- CMakeLists.txt
- example code
- 運(yùn)行效果
需要cpp-optparse HdrHistogram兩個庫的額外依賴。
sltbench
- CMakeLists.txt
- example code
- 運(yùn)行效果
輸出內(nèi)容較少。
nonius
- CMakeLists.txt
- example code
運(yùn)行效果
只有頭文件，輕量級；配置項好像有點少。
hayai
- CmakeLists.txt
- example code
- 運(yùn)行效果
輸出很像gtest(如它所說)。
Celero
- CmakeLists.txt
- example code
- 運(yùn)行效果
需要添加一個BASELINE，只添加BENCHMARK會crash。
google/benchmark
- CmakeLists.txt
- example code
- 運(yùn)行效果
源碼編譯需要依賴gtest(默認(rèn)會使用gtest對代碼進(jìn)行測試，也可以使用cmake設(shè)置變量去掉)；
一些指標(biāo)
| google/benchmark | 依賴自身庫，需額外引入pthread | 包含兩個時間time: 時鐘默認(rèn)是std::chrono::high_resolution_clock，反饋時間精度是nscpu_time: 時鐘根據(jù)參數(shù)設(shè)定，是CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID 或者 CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID（clock_gettime) |
| Celero | 依賴自身庫，無額外引入 | 時鐘是std::chrono::high_resolution_clock，反饋時間精度是std::chrono::microseconds |
| hayai | 依賴自身庫，無額外引入 | 時鐘是CLOCK_MONOTONIC_RAW->CLOCK_MONOTONIC->CLOCK_REALTIME(查看宏定義，按照這個順序進(jìn)行退化)，反饋時間精度是ns |
| nonius | header only，需額外引入pthread | 時鐘是std::chrono::high_resolution_clock, 反饋時間精度是ns |
| sltbench | 依賴自身庫，無額外引入 | 時鐘是std::chrono::high_resolution_clock, 反饋時間精度是ns |
| CppBenchmark | 依賴自身庫，需額外引入cpp-optparse、HdrHistogram | 時鐘是CLOCK_MONOTONIC，反饋時間精度是ns |
查看源碼，上述軟件框架模型都很類似：用戶將要測試的函數(shù)對象注冊到容器中，然后三方庫再對容器進(jìn)行遍歷執(zhí)行，最后統(tǒng)計結(jié)果；
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Benchmark tool library for c++ code的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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