RDTSC慢速在Ubuntu

Question

我有一个内联的程序集，我用clang++编译：

    asm volatile ("LFENCE\n\t"
              "RDTSC\n\t"
              "shl $32, %%rdx\n\t"
              "or %%rdx, %%rax\n\t"
              : "=a" (retval)
              :: "%rax", "%rdx");

在OSX上，检查rdtsc的总成本约为10-20个周期.当我在Linux (不是虚拟机)上编译相同的代码时，大约需要2500周期。这让我怀疑Linux正在做一些愚蠢的事情，比如在用户空间中禁用RDTSC。从这些文章看来，至少Linux已经考虑到了这一点：

• rdtsc, too many cycles
• http://lwn.net/Articles/388188/

我在运行Ubuntu 14.04

问题：

• 内核模式只有rdtsc才能真正进入Ubuntu内核吗？
• 如果有，如何检测当前的设置？
• 如何让用户模式rdtsc再次工作呢？

PS:我很清楚rdtsc的错误测量、管道冲洗等问题。我可以接受它们，并在需要时采取预防措施。我只想让rdtsc快点。

Answer 1

自从20年前推出以来，英特尔就一直在说“安全操作系统将在系统初始化期间设置TSD标志，以禁止用户访问时间戳计数器”。大多数操作系统忽略了英特尔；每隔5年左右，就会有一些安全研究人员“发现”了一种利用这种精确定时来削弱密码、加密密钥等的新方法，例如：http://people.csail.mit.edu/tromer/papers/cache.pdf、http://www.daemonology.net/papers/htt.pdf。

如果你再加上一些人认为它是以恒定的速度滴答作响的问题(而不是老的CPU)；那么人们认为它与性能有任何关系所引起的问题(在较新的CPU上没有)；那么那些只是简单地使用错误的人(例如，在错误很大的情况下对一个短序列进行计时)；这似乎是一个更糟糕的想法。

如果在多CPU系统(特别是NUMA系统)上添加“失时TSC”的问题，情况会变得更糟(特别是对于内核试图保持它“某种程度的同步可能”)。

最后，如果您查看性能监视计数器、分析器等，您会发现RDTSC是该工作的错误工具。然后，在“一天中的时间”和“经过的时间”函数中向另一个方向看，并意识到那里也有不错的/可移植的替代方案。

注意:我不知道Ubuntu是否在所有系统的用户空间中禁用了RDTSC，或者仅仅在某些系统(例如，它不是恒定速率和/或CPU之间不同步的系统)上禁用RDTSC，或者即使它们根本没有禁用它。我只知道它20年前就该被残废了。

编辑:上面是问题的答案。下面是您需要的答案。

正确使用RDTSC；从循环中的"nothing“计时开始，同时丢弃”高于正常“结果(由IRQ、任务切换等引起)。使用此方法查找"nothing“的平均值(仅RDTSC的平均开销)。

接下来，对您正在测试的代码执行完全相同的操作(包括丢弃“高于正常”结果)，以查找"RDTSC +您的代码“的平均开销。

最后，从"RDTSC +您的代码“结果中减去RDTSC的平均开销，以找出您的代码单独使用多长时间。