Slide 1

Slide 1 text

Benchmarkuj z głową Radosław Bułat KRUG, styczeń 2016r.

Slide 2

Slide 2 text

Disclaimer Wszystkie testy zostały przeprowadzone na komputerze Macbook Pro z systemem OS X El Capitan, wyposażonym w procesor Intel Core i5 2,6 Ghz, 8GB Ram i dysk SSD. Programy, jeśli nie wyspecyfikowano inaczej, były odpalane przy użyciu interpretera rubiego MRI w wersji 2.3.0p0 (64bit).

Slide 3

Slide 3 text

Co to są benchmarki?

Slide 4

Slide 4 text

Testy przeprowadzone w celu zmierzenia wydajności programu.

Slide 5

Slide 5 text

Zwykle miarą jest czas, ale może to być także np. zużycie pamięci, ilości operacji I/O itp.

Slide 6

Slide 6 text

Testować można na różnych poziomie abstrakcji. Ta prezentacja dotyczy głównie mikro-benchmarków.

Slide 7

Slide 7 text

Po co benchmarkać?

Slide 8

Slide 8 text

Możesz nauczyć się przeprowadzać eksperymenty i poprawnie wyciągać wnioski.

Slide 9

Slide 9 text

Poznasz lepiej kod, który testujesz (własny, gema, frameworka).

Slide 10

Slide 10 text

Poznasz dogłębniej język Ruby i/lub konkretną implementację (MRI w naszym przypadku).

Slide 11

Slide 11 text

Nauczysz się algorytmów, technik optymalizacyjnych i innych sztuczek.

Slide 12

Slide 12 text

Dla zabawy!

Slide 13

Slide 13 text

Jak poprawnie mierzyć?

Slide 14

Slide 14 text

Czy to jest dobra metoda? $ t i m e r u b y m y _ s c r i p t . r b

Slide 15

Slide 15 text

Tak, jeśli mierzymy faktycznie wykonanie całego skryptu (bootstrap VM, ładowanie gemów itp.). Zwykle mierzymy jednak tylko wycinek kodu, więc ta metoda się nie sprawdza.

Slide 16

Slide 16 text

Manualnie s t a r t = T i m e . n o w N = 1 0 0 _ 0 0 0 N . t i m e s { " f o o - b a r - b a z " . g s u b ( / - / , " . " ) } s t o p = T i m e . n o w p u t s " S t r i n g # g s u b : # { s t o p - s t a r t } s " S t r i n g # g s u b : 0 . 2 2 3 0 8 7 s

Slide 17

Slide 17 text

Ok, ale komu chciałoby się pisać taki kod za każdym razem?

Slide 18

Slide 18 text

biblioteka benchmark (stdlib) r e q u i r e " b e n c h m a r k " N = 1 0 0 _ 0 0 0 B e n c h m a r k . b m d o | x | x . r e p o r t ( " S t r i n g # g s u b " ) d o N . t i m e s { " f o o - b a r - b a z " . g s u b ( / - / , " . " ) } e n d x . r e p o r t ( " S t r i n g # t r " ) d o N . t i m e s { " f o o - b a r - b a z " . t r ( " - " , " . " ) } e n d e n d

Slide 19

Slide 19 text

u s e r s y s t e m t o t a l r e a l S t r i n g # g s u b 0 . 2 2 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 . 2 2 0 0 0 0 ( 0 . 2 1 8 2 4 2 ) S t r i n g # t r 0 . 0 3 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 . 0 3 0 0 0 0 ( 0 . 0 3 1 7 2 9 )

Slide 20

Slide 20 text

Co z wyznaczaniem odpowiedniej wartości N?

Slide 21

Slide 21 text

gem benchmark-ips r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " S t r i n g # g s u b " ) d o " f o o - b a r - b a z " . g s u b ( / - / , " . " ) e n d x . r e p o r t ( " S t r i n g # t r " ) d o " f o o - b a r - b a z " . t r ( " - " , " . " ) e n d x . c o m p a r e ! e n d

Slide 22

Slide 22 text

C a l c u l a t i n g - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S t r i n g # g s u b 3 3 . 1 5 9 k i / 1 0 0 m s S t r i n g # t r 1 0 3 . 8 1 8 k i / 1 0 0 m s - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - S t r i n g # g s u b 4 3 6 . 8 0 3 k ( ± 6 . 5 % ) i / s - 2 . 1 8 8 M S t r i n g # t r 2 . 7 3 2 M ( ± 7 . 5 % ) i / s - 1 3 . 6 0 0 M C o m p a r i s o n : S t r i n g # t r : 2 7 3 1 6 5 6 . 6 i / s S t r i n g # g s u b : 4 3 6 8 0 2 . 9 i / s - 6 . 2 5 x s l o w e r

Slide 23

Slide 23 text

A jest x razy wolniejsze od B. To nie zawsze takie proste.

Slide 24

Slide 24 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " N = A R G V [ 0 ] . t o _ i a r r = ( 1 . . N ) . t o _ a B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " A r r a y # i n c l u d e ? " ) d o a r r . i n c l u d e ? ( r a n d ( a r r . s i z e ) ) e n d x . r e p o r t ( " A r r a y # b s e a r c h " ) d o v = r a n d ( a r r . s i z e ) a r r . b s e a r c h { | e | e > = v } e n d x . c o m p a r e ! e n d

Slide 25

Slide 25 text

$ ruby include-vs-bsearch.rb 10_000 A r r a y # b s e a r c h : 9 5 7 9 5 9 . 3 i / s A r r a y # i n c l u d e ? : 3 3 2 7 1 . 6 i / s - 2 8 . 7 9 x s l o w e r $ ruby include-vs-bsearch.rb 1_000 A r r a y # b s e a r c h : 1 1 6 5 8 4 7 . 6 i / s A r r a y # i n c l u d e ? : 2 9 9 4 4 4 . 3 i / s - 3 . 8 9 x s l o w e r

Slide 26

Slide 26 text

28.79x slower vs 3.89x slower Dlaczego?

Slide 27

Slide 27 text

Złożoność czasowa

Slide 28

Slide 28 text

gem benchmark-bigo r e q u i r e " b e n c h m a r k / b i g o " B e n c h m a r k . b i g o d o | x | x . m i n _ s i z e = 0 x . g e n e r a t o r { | s i z e | ( 1 . . s i z e ) . t o _ a } x . r e p o r t ( " A r r a y # i n c l u d e ? " ) d o | a r r , s i z e | a r r . i n c l u d e ? ( r a n d ( s i z e ) ) e n d x . r e p o r t ( " A r r a y # b s e a r c h " ) d o | a r r , s i z e | v = r a n d ( s i z e ) a r r . b s e a r c h { | e | e > = v } e n d x . c h a r t ! e n d

Slide 29

Slide 29 text

No content

Slide 30

Slide 30 text

Array#include? - O(n) Array#bsearch - O(log n)

Slide 31

Slide 31 text

Metoda bsearch ma mniejszą złożoność. Czy zatem powinniśmy zawsze ją preferować?

Slide 32

Slide 32 text

No content

Slide 33

Slide 33 text

No content

Slide 34

Slide 34 text

$ ruby include-vs-bsearch.rb 50 A r r a y # i n c l u d e ? : 2 4 4 3 8 5 6 . 0 i / s A r r a y # b s e a r c h : 1 6 2 7 2 4 1 . 2 i / s - 1 . 5 0 x s l o w e r $ ruby include-vs-bsearch.rb 150 A r r a y # b s e a r c h : 1 3 9 5 9 8 8 . 6 i / s A r r a y # i n c l u d e ? : 1 3 8 9 8 8 0 . 7 i / s - 1 . 0 0 x s l o w e r

Slide 35

Slide 35 text

Dlaczego? a r r . i n c l u d e ? ( v ) Przekazuje sterowanie do implementacji w C. Metoda Fixnum#== nie jest wywoływana, chyba, że zostanie nadpisana. a r r . b s e a r c h { | e | e > = v } Przekazuje sterowanie do implementacji w C, ale każde porównanie to koszt wywołania i wykonania bloku, który jest zaimplementowany w czystym Rubym.

Slide 36

Slide 36 text

Jak zmierzyć atom linijką?

Slide 37

Slide 37 text

Problem: porównać wydajność operacji Fixnum#+ i Fixnum#*

Slide 38

Slide 38 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " F i x n u m # + " ) { 2 + 3 } x . r e p o r t ( " F i x n u m # * " ) { 2 * 3 } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 39

Slide 39 text

F i x n u m # + : 1 0 7 0 1 9 7 8 . 3 i / s F i x n u m # * : 9 6 5 0 9 6 8 . 6 i / s - 1 . 1 1 x s l o w e r

Slide 40

Slide 40 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " F i x n u m # + " ) { 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; 2 + 3 ; } x . r e p o r t ( " F i x n u m # * " ) { 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; 2 * 3 ; } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 41

Slide 41 text

F i x n u m # + : 5 4 8 1 4 7 3 . 1 i / s F i x n u m # * : 3 9 3 8 8 5 7 . 4 i / s - 1 . 3 9 x s l o w e r

Slide 42

Slide 42 text

Zwielokrotnienie mierzonej operacji w bloku powoduje zniwelowanie jakiegoś narzutu. Co jest tym narzutem?

Slide 43

Slide 43 text

Blok opakowujący benchmark + pętla, która go wykonuje!

Slide 44

Slide 44 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " e m p t y b l o c k " ) { } x . r e p o r t ( " F i x n u m # + " ) { 2 + 3 } x . r e p o r t ( " F i x n u m # * " ) { 2 * 3 } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 45

Slide 45 text

e m p t y b l o c k : 1 1 8 4 4 4 9 2 . 5 i / s F i x n u m # + : 1 1 0 7 6 5 9 7 . 5 i / s - 1 . 0 7 x s l o w e r F i x n u m # * : 9 8 1 2 8 0 7 . 9 i / s - 1 . 2 1 x s l o w e r

Slide 46

Slide 46 text

Jak zniwelować ten narzut?

Slide 47

Slide 47 text

Zamiast bloku przekazać odpowiednio skonstruowany string, który zostanie przed testem skompilowany.

Slide 48

Slide 48 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " F i x n u m # + " , " 2 + 3 ; " * 1 0 _ 0 0 0 ) x . r e p o r t ( " F i x n u m # * " , " 2 * 3 ; " * 1 0 _ 0 0 0 ) x . c o m p a r e ! e n d

Slide 49

Slide 49 text

F i x n u m # + : 9 5 3 8 . 4 i / s F i x n u m # * : 6 0 9 9 . 6 i / s - 1 . 5 6 x s l o w e r

Slide 50

Slide 50 text

Niektóre przekonania są mitami.

Slide 51

Slide 51 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " d o w n c a s e " , ' " F O O B A R " . d o w n c a s e ; ' * 1 _ 0 0 0 ) x . r e p o r t ( " d o w n c a s e ! " , ' " F O O B A R " . d o w n c a s e ! ; ' * 1 _ 0 0 0 ) x . c o m p a r e ! e n d

Slide 52

Slide 52 text

d o w n c a s e ! : 1 6 3 5 7 . 6 i / s d o w n c a s e : 1 1 0 3 4 . 8 i / s - 1 . 4 8 x s l o w e r

Slide 53

Slide 53 text

Czy metody modyfikujące obiekt w miejscu są zawsze szybsze?

Slide 54

Slide 54 text

Nie zawsze!

Slide 55

Slide 55 text

r e q u i r e " b e n c h m a r k / i p s " B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( " g s u b " , ' " f o o b a r b a z " . g s u b ( / . / , " z " ) ; ' * 1 0 _ 0 0 0 ) x . r e p o r t ( " g s u b ! " , ' " f o o b a r b a z " . g s u b ! ( / . / , " z " ) ; ' * 1 0 _ 0 0 0 ) x . c o m p a r e ! e n d

Slide 56

Slide 56 text

g s u b ! : 2 8 . 9 i / s g s u b : 2 8 . 9 i / s - 1 . 0 0 x s l o w e r

Slide 57

Slide 57 text

To może gsub! zużywa mniej pamięci niż gsub?

Slide 58

Slide 58 text

r e q u i r e " o b j s p a c e " G C . d i s a b l e d e f m e m o r y _ u s a g e ` p s - o r s s = - p # { P r o c e s s . p i d } ` . t o _ i / 1 0 2 4 e n d b e f o r e = m e m o r y _ u s a g e 1 _ 0 0 0 _ 0 0 0 . t i m e s { " f o o - b a r - b a z " . g s u b ( / - / , " . " ) } a f t e r = m e m o r y _ u s a g e p u t s " A l l o c a t e d m e m o r y : # { a f t e r - b e f o r e } M B " p u t s " A l l o c a t e d s t r i n g s : # { O b j e c t S p a c e . c o u n t _ o b j e c t s [ : T _ S T R I N G ] } "

Slide 59

Slide 59 text

A l l o c a t e d m e m o r y : 6 9 6 M B A l l o c a t e d s t r i n g s : 5 0 1 0 1 4 7

Slide 60

Slide 60 text

r e q u i r e " o b j s p a c e " G C . d i s a b l e d e f m e m o r y _ u s a g e ` p s - o r s s = - p # { P r o c e s s . p i d } ` . t o _ i / 1 0 2 4 e n d b e f o r e = m e m o r y _ u s a g e 1 _ 0 0 0 _ 0 0 0 . t i m e s { " f o o - b a r - b a z " . g s u b ! ( / - / , " . " ) } a f t e r = m e m o r y _ u s a g e p u t s " A l l o c a t e d m e m o r y : # { a f t e r - b e f o r e } M B " p u t s " A l l o c a t e d s t r i n g s : # { O b j e c t S p a c e . c o u n t _ o b j e c t s [ : T _ S T R I N G ] } "

Slide 61

Slide 61 text

A l l o c a t e d m e m o r y : 6 9 5 M B A l l o c a t e d s t r i n g s : 5 0 1 0 1 4 7

Slide 62

Slide 62 text

Dociekliwość i spostrzegawczość

Slide 63

Slide 63 text

a = 1 b = 2 vs a, b = 1, 2

Slide 64

Slide 64 text

Ktoś kiedyś poczynił taki o to benchmark

Slide 65

Slide 65 text

r e q u i r e ' b e n c h m a r k / i p s ' d e f p a r a l l e l a , b , c , d , e , f , g , h = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 e n d d e f s e q u e n t i a l a = 1 b = 2 c = 3 d = 4 e = 5 f = 6 g = 7 h = 8 e n d B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( ' P a r a l l e l ' ) { p a r a l l e l } x . r e p o r t ( ' S e q u e n t i a l ' ) { s e q u e n t i a l } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 66

Slide 66 text

S e q u e n t i a l : 6 2 5 7 6 4 6 . 4 i / s P a r a l l e l : 2 7 7 0 6 8 8 . 2 i / s - 2 . 2 6 x s l o w e r

Slide 67

Slide 67 text

Ktoś inny zauważył, że przypisanie równoległe ma dodatkowy koszt utworzenia nowej tablicy, ale tylko gdy jest wykonywane jako ostatnia instrukcja w metodzie.

Slide 68

Slide 68 text

p r y ( m a i n ) > p a r a l l e l = > [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 ] p r y ( m a i n ) > s e q u e n t i a l = > 8

Slide 69

Slide 69 text

r e q u i r e ' b e n c h m a r k / i p s ' d e f p a r a l l e l a , b , c , d , e , f , g , h = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 n i l e n d d e f s e q u e n t i a l a = 1 b = 2 c = 3 d = 4 e = 5 f = 6 g = 7 h = 8 n i l e n d B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( ' P a r a l l e l ' ) { p a r a l l e l } x . r e p o r t ( ' S e q u e n t i a l ' ) { s e q u e n t i a l } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 70

Slide 70 text

P a r a l l e l : 7 3 1 7 2 6 6 . 9 i / s S e q u e n t i a l : 6 1 4 9 9 5 5 . 8 i / s - 1 . 1 9 x s l o w e r

Slide 71

Slide 71 text

Jeśli faktycznie przypisanie równoległe miałoby być szybsze to pytajmy "dlaczego?". Bądźmy dociekliwi.

Slide 72

Slide 72 text

Powtórzmy benchmark za pomocą wersji ze stringiem.

Slide 73

Slide 73 text

r e q u i r e ' b e n c h m a r k / i p s ' B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( ' P a r a l l e l ' , ' a , b , c , d , e , f , g , h = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 ; ' * 1 0 _ 0 0 0 ) x . r e p o r t ( ' S e q u e n t i a l ' , ' a = 1 ; b = 2 ; c = 3 ; d = 4 ; e = 5 ; f = 6 ; g = 7 ; h = 8 ; ' * 1 0 _ 0 0 0 ) x . c o m p a r e ! e n d

Slide 74

Slide 74 text

S e q u e n t i a l : 3 0 3 1 . 0 i / s P a r a l l e l : 3 0 2 9 . 8 i / s - 1 . 0 0 x s l o w e r

Slide 75

Slide 75 text

Znajdź różnicę a = 1 b = 2 vs a = 1 ; b = 2

Slide 76

Slide 76 text

; ?

Slide 77

Slide 77 text

r e q u i r e ' b e n c h m a r k / i p s ' d e f p a r a l l e l a , b , c , d , e , f , g , h = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 n i l e n d d e f s e q u e n t i a l a = 1 ; b = 2 ; c = 3 ; d = 4 ; e = 5 ; f = 6 ; g = 7 ; h = 8 ; n i l e n d B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( ' P a r a l l e l ' ) { p a r a l l e l } x . r e p o r t ( ' S e q u e n t i a l ' ) { s e q u e n t i a l } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 78

Slide 78 text

P a r a l l e l : 7 2 9 1 1 2 9 . 5 i / s S e q u e n t i a l : 6 2 0 3 3 9 0 . 0 i / s - 1 . 1 8 x s l o w e r

Slide 79

Slide 79 text

Znajdź inną różnicę a = 1 b = 2 vs a = 1 ; b = 2

Slide 80

Slide 80 text

\n ?

Slide 81

Slide 81 text

r e q u i r e ' b e n c h m a r k / i p s ' d e f p a r a l l e l a , b , c , d , e , f , g , h = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 n i l e n d d e f s e q u e n t i a l a = 1 ; b = 2 ; c = 3 ; d = 4 ; e = 5 ; f = 6 ; g = 7 ; h = 8 ; n i l e n d B e n c h m a r k . i p s d o | x | x . r e p o r t ( ' P a r a l l e l ' ) { p a r a l l e l } x . r e p o r t ( ' S e q u e n t i a l ' ) { s e q u e n t i a l } x . c o m p a r e ! e n d

Slide 82

Slide 82 text

P a r a l l e l : 7 2 4 7 1 0 7 . 0 i / s S e q u e n t i a l : 7 2 2 7 8 9 7 . 0 i / s - 1 . 0 0 x s l o w e r

Slide 83

Slide 83 text

WHAT?

Slide 84

Slide 84 text

No content

Slide 85

Slide 85 text

p u t s R u b y V M : : I n s t r u c t i o n S e q u e n c e . c o m p i l e ( " a = 1 ; b = 2 ; " ) . d i s a s m

Slide 86

Slide 86 text

0 0 0 0 t r a c e 1 0 0 0 2 p u t o b j e c t _ O P _ I N T 2 F I X _ O _ 1 _ C _ 0 0 0 3 s e t l o c a l _ O P _ _ W C _ _ 0 3 0 0 0 5 p u t o b j e c t 2 0 0 0 7 d u p 0 0 0 8 s e t l o c a l _ O P _ _ W C _ _ 0 2 0 0 1 0 l e a v e

Slide 87

Slide 87 text

p u t s R u b y V M : : I n s t r u c t i o n S e q u e n c e . c o m p i l e ( " a = 1 ; \ n b = 2 ; " ) . d i s a s m

Slide 88

Slide 88 text

0 0 0 0 t r a c e 1 0 0 0 2 p u t o b j e c t _ O P _ I N T 2 F I X _ O _ 1 _ C _ 0 0 0 3 s e t l o c a l _ O P _ _ W C _ _ 0 3 0 0 0 5 t r a c e 1 0 0 0 7 p u t o b j e c t 2 0 0 0 9 d u p 0 0 1 0 s e t l o c a l _ O P _ _ W C _ _ 0 2 0 0 1 2 l e a v e

Slide 89

Slide 89 text

diff t r a c e 1 p u t o b j e c t _ O P _ I N T 2 F I X _ O _ 1 _ C _ s e t l o c a l _ O P _ _ W C _ _ 0 3 + t r a c e 1 p u t o b j e c t 2 d u p s e t l o c a l _ O P _ _ W C _ _ 0 2 l e a v e

Slide 90

Slide 90 text

trace 1

Slide 91

Slide 91 text

http://ruby-doc.org/core-2.3.0/TracePoint.html

Slide 92

Slide 92 text

d e f f o o a , b = 1 , 2 e n d d e f b a r a = 1 b = 2 e n d T r a c e P o i n t . n e w ( : l i n e ) d o | t p | p [ t p . e v e n t , t p . l i n e n o ] e n d . e n a b l e f o o b a r [ : l i n e , 1 4 ] [ : l i n e , 2 ] [ : l i n e , 1 5 ] [ : l i n e , 6 ] [ : l i n e , 7 ]

Slide 93

Slide 93 text

disable_trace.rb R u b y V M : : I n s t r u c t i o n S e q u e n c e . c o m p i l e _ o p t i o n = { t r a c e _ i n s t r u c t i o n : f a l s e }

Slide 94

Slide 94 text

$ ruby assignment.rb P a r a l l e l : 7 2 9 5 1 5 8 . 6 i / s S e q u e n t i a l : 6 2 8 5 2 7 7 . 7 i / s - 1 . 1 6 x s l o w e r $ ruby -r./disable_trace assignment.rb S e q u e n t i a l : 7 9 1 5 2 1 3 . 2 i / s P a r a l l e l : 7 8 9 6 6 9 7 . 9 i / s - 1 . 0 0 x s l o w e r

Slide 95

Slide 95 text

Podsumowanie

Slide 96

Slide 96 text

Pytania?

Slide 97

Slide 97 text

Dziękuję!