如何从 shell 计算给定（Linux）系统上的内存带宽？

Question

我想编写一个 shell 脚本/命令，它使用常用的二进制文件、/sys 文件系统或其他工具来计算给定机器上可用 RAM 的理论最大带宽。

注意事项：

• 我不关心延迟，只关心带宽。
• 我对缓存的影响（例如 CPU 的最后一级缓存）不感兴趣，但对从 RAM 读取的带宽感兴趣。
• 如果有帮助，您可以假设一个“普通”英特尔平台，并且所有内存 DIMM 都是相同的；但我宁愿你不要做这个假设。
• 如果有帮助，您可以依赖 root 权限（例如使用 sudo）

Answer 1

我不知道有任何独立工具可以做到这一点，但仅适用于英特尔芯片，如果您知道芯片的“ARK URL”，则可以使用组合工具查询 ARK 来获得最大带宽，比如curl，以及解析返回的HTML的东西，比如xmllint --html --xpath。

例如，对于我的 i7-6700HQ，以下工作：

curl -s 'https://ark.intel.com/products/88967/Intel-Core-i7-6700HQ-Processor-6M-Cache-up-to-3_50-GHz' | \
xmllint --html --xpath '//li[@class="MaxMemoryBandwidth"]/span[@class="value"]/span/text()' - 2>/dev/null

这将返回34.1 GB/s，这是我的芯片的最大理论带宽。

主要困难是确定 ARK URL，它与 CPU 品牌字符串没有明显的对应关系。一种解决方案是在index page like this one 上找到 CPU 型号，然后点击链接。

这为您提供了最大理论带宽，可以计算为(number of memory channels) x (trasfer width) x (data rate)。 data rate 是单位时间内的传输次数，通常是内存类型名称中给出的数字，例如，DDR-2133 的数据速率为每秒 21.33 亿次传输。或者，您可以将其计算为总线速度（在本例中为 1067 MHz）和数据速率乘数（DDR 技术为 2）的乘积。

对于我的 CPU，这个计算得出2 memory channels * 8 bytes/transfer * 2133 million transfers/second = 34.128 GB/s，与 ARK 的数字一致。

请注意，由于各种原因，ARK 报告的理论最​​大值可能低于或高于您的特定系统的理论最大值，包括：

• 填充的内存通道少于最大通道数。例如，如果我在双通道系统上只填充一个通道，理论带宽将减半。
• 未使用支持的最大速度 RAM。我的 CPU 支持多种速度不同的 RAM 类型（DDR4-2133、LPDDR3-1866、DDR3L-1600）。 ARK 图假设您使用支持的最快 RAM，这在我的情况下是正确的，但在其他系统上可能并非如此。
• 内存总线超频或超频，相对于标称速度。

一旦你得到了正确的理论数字，你实际上并不会在实践中达到这个数字，原因如下：

• 由于未完成请求的并发性有限，无法使一个或多个内核的内存接口饱和，如this answer 中的“延迟绑定平台”部分所述。
• 在写入之前需要先读取行的写入隐含的带宽加倍。
• 与 DRAM 接口相关的各种低级因素会阻止 100% 的利用率，例如打开页面的成本、读/写周转时间、刷新周期等。

不过，使用足够多的内核和非临时存储，您通常可以非常接近理论带宽，通常是 90% 或更多。

Answer 2

@einpoklum 你应该看看https://github.com/opcm/pcm 上的性能计数器监视器。它将为您提供所需的测量值。不知道是否支持内核2.6.32

另外，您还应该检查 Intel 的 EMON 工具，该工具承诺支持早至 2.6.32 的内核。用户指南列在https://software.intel.com/en-us/download/emon-user-guide，这意味着它可以在英特尔软件论坛的某个地方下载。