Процессоры AMD тормозят под Linux из-за кривого кода 20-летней давности
Когда старые технологии начинают мешать
Современные процессоры AMD не в состоянии раскрыть свой потенциал в дистрибутивах Linux из-за патча к ядру, добавленному 20 лет назад, в 2002 г. Как пишет портал Ars Technica, из-за него Linux считает, что за 20 лет у AMD не вышло ни одного нового процессора – он по-прежнему полагает, что производительные Threadripper – это процессоры линейки Athlon, со всеми вытекающими из этого последствиями.
Патч для ядра Linux написал разработчик Энди Гровер (Andy Grover), и он был одобрен лично Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds) – создателем Linux. Этот патч вносил в ядро поддержку ACPI – открытого промышленного стандарта образца 1996 г., который позволяет определять единый интерфейс обнаружения аппаратного обеспечения, управления питанием и конфигурации материнской платы и устройств компьютера.
Иногда в тормозах процессора виновата святая святых — ядро ОС
Апдейт за авторством Гровера включает, помимо прочего, еще и активацию «фиктивной операции ожидания» (dummy wait op). В результате система считывала данные с единственной целью – для задержки следующей инструкции процессора до тех пор, пока у CPU появится возможность полной остановки при помощи инструкции STPCLK#.
Свою пользу патч Гровера, вне всякого сомнения, принес, однако к 2022 г. он давно утратил свою актуальность. Если на момент 2002 г. развертывание ACPI еще продолжалось, и многие CPU еще не умели переходить в режим ожидания без данного обновления и экономить энергию, то спустя 20 лет эта проблема давно была решена. Однако работе современных процессоров AMD разработка Энди Гровера может мешать.
Патч к патчу
В компании AMD творение Гровера, вероятно, считают как минимум бесполезным, максимум – вредным. Инженер Пратик Наяк (Prateek Nayak) из ее штата разработал собственное дополнение к ядру Linux, привносящее в него функцию «фиктивного ожидания для процессоров с архитектурой Zen». В настоящее время у AMD на руках три поколения данной архитектуры, и она в ускоренном темпе работает над Zen 4.
Пратик Наяк утверждает, что все актуальные CPU компании AMD, в основе которых лежит Zen-архитектура, могут корректно работать в среде Linux, даже если патча Гровера в ядре не будет. Более того, инженер прямо заявил, что наработка Гровера 20-летней давности негативно влияет на производительность современных чипов компании. С его слов, это проявляется как минимум при некоторых рабочих нагрузках. Заявлять, что в ядре Linux содержится код, который замедляет современные Epyc, Threadripper и Ryzen на постоянной основе, Наяк, видимо, не решился. Вместо этого он сказал, что проблема становится все более заметной с увеличением количества ядер в процессоре. Из этого можно сделать вывод, что сильнее всего страдают чипы линеек Threadripper и Epyc.
Все заработало
Достоверность своей теории и работоспособность созданного им патча инженер AMD доказал наглядно, проведя несколько замеров производительности. Согласно полученным им данным, патч Энди Гровера в ядре Linux действительно крайне разрушительно влияет на производительность процессоров AMD.
Так, в версии с патчем Наяка одна система выдавала колоссальную минимальную пропускную способность МБ/с – она была на 1390% выше в сравнении с той же системой, но без кода Наяка. Средняя пропускная способность МБ/с была на 51% выше в пользу решения Наяка.
Intel «в домике»
AMD и Intel – два заклятых конкурента на рынке х86-процессоров для ПК, ноутбуков и серверов. Они соперничают не годами – десятилетиями, и патч Энди Гровера, казалось бы, должен был зацепить еще Core вместе с Pentium, Celeron и Xeon.
Однако же современные чипы Intel оказались невосприимчивы к тому, что 20 лет назад выпустил Энди Гровер. Инженеры Intel, как выяснилось, давно осведомлены об этой проблеме, и потому в процессорах компании на протяжении как минимум 10 последних лет есть функция обхода его патча для Linux.
У Intel, к слову, тоже готово исправление данной проблемы 20-летней давности – его разработал сотрудник компании Дэйв Хансен (Dave Hansen). Он планирует в обозримом будущем направить его разработчикам ядра с целью рассмотрения возможности интеграции в ядро Linux 6.0.
Следует отметить, что в ОС семейства Windows тоже встречаются инструменты замедления производительности современных CPU. Такая «фишка», как сообщал CNews, есть в новейшей Windows 11. Microsoft попыталась все исправить, но лишь усугубила проблему. Только много позже ей удалось справиться с поставленной задачей.
