Programmgesteuert genaue Informationen zur CPU-Cache-Hierarchie unter Linux abrufen

Ich versuche, eine genaue Beschreibung der Datencache-Hierarchie der aktuellen CPU unter Linux zu erhalten: nicht nur die Größe der einzelnen L1 / L2 / L3- (und möglicherweise L4-) Datencaches, sondern auch die Art und Weise, wie sie aufgeteilt oder gemeinsam genutzt werden Kerne.

Auf meiner CPU (AMD Ryzen Threadripper 3970X) verfügt beispielsweise jeder Kern über einen eigenen 32-KB-L1-Datencache und einen 512-KB-L2-Cache. Der L3-Cache wird jedoch von mehreren Kernen innerhalb eines Kernkomplexes (CCX) gemeinsam genutzt. Mit anderen Worten, es gibt 8 verschiedene L3-Caches mit jeweils 16 MB.

Der Abschnitt "Cache" dieses Screenshots von CPU-Z unter Windows ist im Grunde das, was ich herausfinden möchte:

Ich habe kein Problem damit, diese Informationen unter Windows zu erhalten GetLogicalProcessorInformation().

Unter Linux scheint es jedoch sysconf()nur die Cache-Größe pro Kern für L1- und L2-Datencaches ( _SC_LEVEL1_DCACHE_SIZEund _SC_LEVEL2_DCACHE_SIZE) oder die gesamte L3-Cache-Größe ( _SC_LEVEL3_CACHE_SIZE) zu geben.

BEARBEITEN: Die Ausgabe von lstopo unter VMWare . Die virtuelle Maschine verfügt über 8 Kerne. Die L1- und L2-Cache-Informationen sind in Ordnung, aber die L3-Cache-Größe scheint nicht korrekt zu sein:

— François Beaune
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Dies kann helfen ... askubuntu.com/a/214302

— Mark Setchell

Ich habe mir lstopo angesehen, dieses Projekt ist großartig, aber wahrscheinlich übertrieben für meine Bedürfnisse. Was mich wirklich verwirrt, ist die Verwechslung zwischen Cache-Größen pro Kern und Nicht-pro-Kern-Cache-Größen, die von zurückgegeben werden sysconf(). Wie kann man sie verstehen, wenn wir nicht wissen, ob Caches geteilt werden oder nicht?

— François Beaune

Möchten Sie, dass Ihr Programm dies verwendet, um zu entscheiden, wie viele Threads gestartet werden sollen oder welche CPU-Affinitätsmaske festgelegt werden soll? Oder möchten Sie, dass dem Benutzer Informationen angezeigt werden? In beiden Fällen müssen Sie möglicherweise die x86- cpuidAnweisung selbst auf dieser ISA verwenden und möglicherweise sogar einige Details zum Cache-Layout pro Modell einbetten. IDK, wie detailliert die verschiedenen CPUID-Blätter wie sandpile.org/x86/cpuid.htm#level_0000_0004h darstellen können.

— Peter Cordes

Können Sie lstopoLinux auf Bare Metal ausprobieren ? (zB einen Live-USB booten). Ihr falsches Ergebnis könnte die Schuld der VM sein, daher sollten wir dies ausschließen. Es überrascht nicht, dass es auf meinem i7-6700k-Desktop wie erwartet funktioniert und alle 4 Kerne im selben Paket zeigt, die sich einen L3-Cache teilen. Die Intel Sandybridge-Familie ist jedoch die am weitesten verbreitete und nicht kürzlich geänderte Serie von x86-CPUs.

— Peter Cordes

Beachten Sie, dass dies lstopoauch für Windows verfügbar ist . lstopoVerwenden Sie die cpuidAnweisung (und möglicherweise die ACPI- SRATTabelle). cpuidist relativ einfach zu bedienen, aber Intel und AMD unterscheiden sich in diesem Aspekt stark. hwloc(zu dem lstopogehört) verfügt über eine API-Schnittstelle, über die Sie die Cache-Topologie sowohl unter Windows als auch unter Linux abrufen können.

— Margaret Bloom

Ein vollständiges Bild der Cache-Hierarchie finden Sie programmgesteuert, indem Sie Dateien in /sys(sysfs) öffnen .

Jeder "Thread" oder "logische Prozessor" wird durch ein Unterverzeichnis in dargestellt /sys/devices/system/cpu/. In diesem Verzeichnis finden Sie ein Cache-Verzeichnis. Cache-Informationen für den ersten logischen Prozessor finden Sie beispielsweise hier:

$ ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/
index0
index1
index2
index3
power
uevent

Jede diesem logischen Prozessor zugeordnete Cache-Entität wird durch ein index[0-9]*Verzeichnis dargestellt. Die Zahl nach dem Index repräsentiert nicht die Ebene. Dieselbe Cache-Entität kann mehrfach unter verschiedenen logischen Prozessoren aufgelistet werden. In diesen Verzeichnissen finden Sie alle Eigenschaften der Cache-Entität (Ebene, Mengen, Zeilengröße usw.).

$ ls /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0
coherency_line_size
level
number_of_sets
physical_line_partition
power
shared_cpu_list
shared_cpu_map
size
type
uevent
ways_of_associativity

Die vollständige Dokumentation finden Sie hier .

Um die gewünschte Ausgabe zu erhalten, müssen Sie vor allem Folgendes überprüfen shared_cpu_list:

$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0/shared_cpu_list
0,28

Dies zeigt Ihnen, welche logischen Prozessoren diese Cache-Entität gemeinsam nutzen. Durch Überprüfen aller Entitäten ( /sys/devices/system/cpu/cpu*/cache/index*/) und Entfernen von Duplikaten mit shared_cpu_listkönnen Sie programmgesteuert auf alle benötigten Daten zugreifen.

Beachten Sie, dass Ihr Hypervisor keine genauen Informationen weitergeben muss. Dies zeigt Ihnen nur die Cache-Hierarchie, wie sie der Gastkern sieht.

— Mikel Rychliski
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