GraphicsMagick性能测试(二) - 开启多线程对性能的影响

测试目的：

---------------------------------------------------------
了解GraphicsMagick启用与禁用多线程（openmp），对GraphicsMagick性能的影响

编译参数使用 --disable-openmp表示禁用，未使用表示开启。

GM版本：

---------------------------------------------------------
GraphicsMagick-1.3.17

测试环境硬件配置：

---------------------------------------------------------
OS:Red Hat Enterprise Linux Server release 5.6 (Tikanga)
CPU: Intel(R) Xeon(TM) CPU 2.80GHz 4核心 (很一般的CPU，都不如笔记本的I5CPU 2410 双核4线程)
内存:8G

测试逻辑：

---------------------------------------------------------
一张1024*768像素的JPG图片，大小140KB，使用GM生成一个100x100的缩略图
一张3264x2448像素的JPG图片，大小2.6M，使用GM生成一个100x100的缩略图

测试命令：

---------------------------------------------------------
使用gm自带的测试命令：gm benchmark -iterations 100 -stepthreads 1 +原命令语句
-iterations 100 次数
-rawcsv 打印出测试结果，是csv格式的文本 ，标题： threads,iterations,user_time秒,elapsed_time秒
-stepthreads 1 线程增长步长,1表示每次加1个线程，一直加到OMP_NUM_THREADS环境变量的值 ，必须设置OMP_NUM_THREADS环境变量才可以真正使用起多线程(openmp)。本测试只想测试单线程就未设置 OMP_NUM_THREADS。
-duration 持续时间（秒）

OMP_NUM_THREADS环境变量

---------------------------------------------------------

OMP_NUM_THREADS环境变量，表示GM可使用的线程数。必须设置OMP_NUM_THREADS环境变量才可以真正使用起多线程(openmp)。

临时设置环境变量： （我是4核心的CPU）
export OMP_NUM_THREADS=4

永久设置环境变量：
编辑文件 vi /etc/profile
1、最后面加入：export OMP_NUM_THREADS=4
2、执行命令使其马上生效: # source /etc/profile

测试1： 1-4并发，每并发执行100次（小图片）一张1024*768像素的JPG图片，大小140KB

---------------------------------------------------------
启用多线程
编译参数：./configure --enable-shared --with-quantum-depth=8 --with-windows-font-dir=/usr/share/fonts/ms_font

gm benchmark -iterations 100 -stepthreads 1 convert -resize 100x100 -quality 90 +profile "*" /tmp/1024x768.jpg /tmp/100x100.jpg

测试结果：
Results: 1 threads 100 iter 18.46s user 18.47s total 5.414 iter/s 5.417 iter/cpu 1.00 speedup 1.000 karp-flatt （处理一张图片耗时184ms）
Results: 2 threads 100 iter 22.25s user 11.13s total 8.985 iter/s 4.494 iter/cpu 1.66 speedup 0.205 karp-flatt （处理一张图片耗时111ms）
Results: 3 threads 100 iter 36.84s user 12.29s total 8.137 iter/s 2.714 iter/cpu 1.50 speedup 0.498 karp-flatt （处理一张图片耗时122ms）
Results: 4 threads 100 iter 47.31s user 11.87s total 8.425 iter/s 2.114 iter/cpu 1.56 speedup 0.524 karp-flatt （处理一张图片耗时118ms）
结果解读：
4 threads:4个线程
100 iter:每线程执行100次
47.31s user:不知道
11.87s total：本次耗时 （同使用-rawcsv参数输出的总时间）
8.425 iter/s：处理8.425次/s
2.114 iter/cpu:处理2.114次/cpu
1.56 speedup:加快了1.56
0.524 karp-flatt：不知道

系统负载：
（1线程）20:51:11 up 6 days, 14:04, 5 users, load average: 0.28, 0.36, 0.34
（2线程）20:51:26 up 6 days, 14:04, 5 users, load average: 0.74, 0.46, 0.37
（3线程）20:51:36 up 6 days, 14:04, 5 users, load average: 1.25, 0.57, 0.41
（4线程）20:51:47 up 6 days, 14:05, 5 users, load average: 1.67, 0.69, 0.45

CPU使用率（4核）：
（1线程）25%
（2线程）50%
（3线程）75%
（4线程）99%

测试2： 1-4并发，每并发执行100次（大图片）一张3264x2448像素的JPG图片，大小2.6M

---------------------------------------------------------
启用多线程
编译参数：./configure --enable-shared --with-quantum-depth=8 --with-windows-font-dir=/usr/share/fonts/ms_font

gm benchmark -iterations 100 -stepthreads 1 convert -resize 100x100 -quality 90 +profile "*" /tmp/3264x2448.jpg /tmp/100x100.jpg
测试结果：
Results: 1 threads 100 iter 205.42s user 205.45s total 0.487 iter/s 0.487 iter/cpu 1.00 speedup 1.000 karp-flatt （处理一张图片耗时2054ms）
Results: 2 threads 100 iter 247.33s user 124.87s total 0.801 iter/s 0.404 iter/cpu 1.65 speedup 0.216 karp-flatt （处理一张图片耗时1248ms）
Results: 3 threads 100 iter 371.59s user 125.78s total 0.795 iter/s 0.269 iter/cpu 1.63 speedup 0.418 karp-flatt （处理一张图片耗时1257ms）
Results: 4 threads 100 iter 470.94s user 125.02s total 0.800 iter/s 0.212 iter/cpu 1.64 speedup 0.478 karp-flatt （处理一张图片耗时1250ms）

系统负载：
（1线程）21:31:00 up 6 days, 14:44, 5 users, load average: 0.99, 0.84, 0.64
（2线程）21:37:10 up 6 days, 14:50, 5 users, load average: 1.87, 1.24, 0.84
（3线程）21:38:36 up 6 days, 14:51, 5 users, load average: 2.67, 1.65, 1.02
（4线程）21:41:35 up 6 days, 14:54, 5 users, load average: 3.85, 2.58, 1.48

CPU使用率（4核）：
（1线程）25%
（2线程）49.5%
（3线程）74.5%
（4线程）99%


测试3： 1并发，每并发执行100次（小图片）一张1024*768像素的JPG图片，大小140KB
-----------------------------------------------------

禁用多线程
编译参数： ./configure --enable-shared --disable-openmp --with-quantum-depth=8 --with-windows-font-dir=/usr/share/fonts/ms_font

gm benchmark -iterations 100 -stepthreads 1 convert -resize 100x100 -quality 90 +profile "*" /tmp/1024x768.jpg /tmp/100x100.jpg

测试结果：
Results: 1 threads 100 iter 18.65s user 18.65s total 5.362 iter/s 5.362 iter/cpu 1.00 speedup 1.000 karp-flatt （处理一张图片耗时186ms）

系统负载：
（1线程） 21:15:52 up 6 days, 14:29, 5 users, load average: 0.48, 0.53, 0.45

CPU使用率（4核）： （1线程）
21时15分59秒 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
21时16分00秒 all 25.00 0.00 0.00 0.50 0.00 74.50
21时16分01秒 all 25.00 0.00 0.25 0.00 0.00 74.75


测试4： 1并发，每并发执行100次（大图片）一张3264x2448像素的JPG图片，大小2.6M
-----------------------------------------------------

禁用多线程
编译参数： ./configure --enable-shared --disable-openmp --with-quantum-depth=8 --with-windows-font-dir=/usr/share/fonts/ms_font

gm benchmark -iterations 100 -stepthreads 1 convert -resize 100x100 -quality 90 +profile "*" /tmp/3264x2448.jpg /tmp/100x100.jpg
测试结果：
Results: 1 threads 100 iter 204.13s user 204.15s total 0.490 iter/s 0.490 iter/cpu 1.00 speedup 1.000 karp-flatt （处理一张图片耗时2040ms）

系统负载：
21:21:00 up 6 days, 14:34, 5 users, load average: 0.91, 0.57, 0.46

CPU使用率（4核）： （1线程）
21时20分54秒 CPU %user %nice %system %iowait %steal %idle
21时20分55秒 all 24.00 0.00 1.00 0.00 0.00 75.00
21时20分56秒 all 25.00 0.00 0.25 0.00 0.00 74.75

结论：

-----------------------------------------------------

对于核心CPU,建议开启GM 的多线程，性能提升大约40%。

如果你的服务器共有16核CPU (2路、4核8线程)，也建议设置OMP_NUM_THREADS=4，线程再多后性能也没有什么提升了。

参考文章：
-----------------------------------------------------
GraphicsMagick OpenMP 性能比较(icc+iomp vs gcc+gomp)
OpenMP in GraphicsMagick