Windows 上的 Spectre 和 Meltdown 缓解措施的 R 基准测试



像许多人一样,我怀疑,我有点担心最近解决Meltdown和Spectre的Windows更新是否会对R中的计算时间产生重大不利影响。 我使用大型数据集进行了相当多的生存分析,这已经花费了很长时间。 不幸的是,我只是在更新我的主 PC 后才想到的,所以决定在相关的 Windows 更新之前和之后使用旧电脑进行一些基准测试。 结果非常有趣。

test replications elapsed relative user.self sys.self
Pre-Update          100  287.31        1    281.41     5.68
PostUpdate          100  334.71        1    290.42    44.27
PostUpdate          100   338.9        1    294.22     44.5

经过时间的增加令人恼火,但可以控制。 真正令人震惊的是,这种减速主要是由于系统时间增加了近 8 倍。 这是意料之中的吗? 还有其他人做过类似的练习吗? 了解其他人正在经历的影响范围会很有趣,因为我只使用一种特定类型的计算来做到这一点,这是我某些工作的瓶颈,而其他计算可能会受到更多影响。 我很欣赏这正在推动堆栈溢出所针对的问题类型的界限,但由于这可能影响几乎每个人,答案分享经验可能是有用的。

只是一些背景背景: 我在运行这些测试时尽可能少地运行其他进程。

  • 处理器:i5-2500(显然没有微码更新!
  • 操作系统:Windows 7,更新前和更新后KB4056897
  • R 版本 3.4.3

为了完整起见,代码运行是:

library("survival")
library("rbenchmark")
set.seed(42)
n = 1e6
censTimes <- seq(from = 0, to = 1, length.out = n)
failTimes <- rweibull(n, 1, -1/log(0.9))
Event <- failTimes < censTimes
obsTimes <- ifelse(Event, failTimes, censTimes)
survObj <- Surv(obsTimes, Event)
Group <- rbinom(n, 4, 0.5)
benchmark(coxph(survObj ~ Group))

感谢您获得一些实数,包括特定的 CPU 型号和基准代码。

是的,由于 Meltdown 缓解,大部分影响都在system时间内是有道理的。 每个内核/用户空间转换都必须修改页表,从而导致 TLB 失效。 内核可能必须比 R 接触更多不同的页面,因为 R 可能主要处理较少的大分配,而不是检查分散在各处的变量/数据结构。

如果Windows也在做Spectre缓解,它可能会做一些非常慢的事情。 IDK,除了为每个间接分支使用repoline之外,我还没有研究操作系统如何尝试缓解Spectre。 (故意使用返回地址预测器对已知位置进行错误预测,而不是受到启动预测因子的恶意代码的分支目标注入)。


(尽管 IDK 对 R 有足够的了解,知道为什么它进行足够的系统调用,即使在更新前也要花费相当多的时间。

从内核返回到用户空间时的页表失效也会增加用户时间,但无论如何用户时间都很大。 (正如我所说,R很可能不会接触很多不同的页面,所以只需要一些TLB遗漏 ->页面遍历就可以在系统调用或中断后恢复"速度"。

相关:关于Meltdown的更多微架构细节,以及为什么在任何人想到Meltdown攻击之前,CPU设计是有意义的。

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