Alat analisis perbandingan Penanda Aras

Dalam Go, anda boleh melakukan ujian prestasi dengan mudah pada titik fungsi tertentu dengan menulis fungsi Penanda Aras. Untuk fungsi penting, kami boleh menambah proses ujian yang sepadan dalam CI/CD untuk mengesan perubahan dalam prestasi fungsi tepat pada masanya. Kemudian persoalan datang, bagaimana untuk mengesan perubahan prestasi fungsi?

Dalam erti kata lain, anda telah menulis fungsi tertentu tetapi mendapati ia berjalan dengan sangat perlahan dan anda perlu mengoptimumkan fungsi tersebut Apabila anda mencari di Google untuk mencari pelaksanaan yang lebih baik, anda mendapati bahawa ia sememangnya menjadi lebih pantas melalui fungsi Penanda Aras. Tetapi anda tidak dapat mengetahui sejauh mana ia telah menjadi lebih pantas Anda ingin mengetahui perbandingan prestasi sebelum dan selepas pengoptimuman fungsi, berapa peratusan mata ia telah bertambah baik, dan adakah ia sangat boleh dipercayai?

Untuk senario permintaan di atas, ada alat yang boleh membantu anda, ia adalah benchstat.

Contoh Penanda Aras

Mari kita semak penanda aras dahulu. Untuk memudahkan pemahaman, di sini kita mengambil pengiraan klasik nilai jujukan Fibonacci sebagai contoh.

func FibSolution(n int) int {
 if n < 2 {
  return n
 }

 return FibSolution(n-1) + FibSolution(n-2)
}

Kod di atas adalah pelaksanaan rekursif Jelas sekali, apabila n menjadi lebih besar dan lebih besar, operasi fungsi ini akan menjadi sangat memakan masa. Mengambil n sebagai 20 sebagai contoh, fungsi Penanda Aras adalah seperti berikut

func BenchmarkFib20(b *testing.B) {
 for i := 0; i < b.N; i++ {
  FibSolution(20)
 }
}

Pelaksanaan baris arahan<code style='font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;background: rgba(14, 210, 247, 0.15);'><span style="font-size: 15px;">go test -bench=BenchmarkFib20</span>pergi ujian -bench=BenchmarkFib20Dapatkan hasil prestasi

🎜

BenchmarkFib20-8           39452             30229 ns/op

其中，-8 代表的是 8 cpu，函数运行次数为 39452，每次函数的平均花费时间为 30229ns。如果我们想得到多次样本数据，可以指定 go test 的 <span style="font-size: 15px;">-count=N</span> 参数。例如想得到 5 次样本数据，则执行<span style="font-size: 15px;">go test -bench=BenchmarkFib20 -count=5</span>

BenchmarkFib20-8           39325             30297 ns/op
BenchmarkFib20-8           39216             30349 ns/op
BenchmarkFib20-8           39901             30251 ns/op
BenchmarkFib20-8           39336             30455 ns/op
BenchmarkFib20-8           39423             30894 ns/op

计算斐波那契数列值的迭代式实现如下

func FibSolution(n int) int {
 if n < 2 {
  return n
 }
 p, q, r := 0, 0, 1
 for i := 2; i <= n; i++ {
  p = q
  q = r
  r = p + q
 }
 return r
}

对比这两种函数的性能差异，最朴素的方式就是分别对这两个函数进行基准测试，然后通过手工分析这些基准测试结果，但是这并不直观。

benchstat

benchstat 是 Go 官方推荐的一款命令行工具，它用于计算和比较基准测试的相关统计数据。

我们可以通过以下命令进行安装

go install golang.org/x/perf/cmd/benchstat@latest

执行 -h 参数可以看到该工具的使用描述

~ $ benchstat -h
usage: benchstat [options] old.txt [new.txt] [more.txt ...]
options:
  -alpha α
     consider change significant if p < α (default 0.05)
  -csv
     print results in CSV form
  -delta-test test
     significance test to apply to delta: utest, ttest, or none (default "utest")
  -geomean
     print the geometric mean of each file
  -html
     print results as an HTML table
  -norange
     suppress range columns (CSV only)
  -sort order
     sort by order: [-]delta, [-]name, none (default "none")
  -split labels
     split benchmarks by labels (default "pkg,goos,goarch")

我们想比较 FibSolution(n) 从 15 到 20，两种实现方式的性能基准测试。

$ go test -bench=. -count=5 | tee old.txt
$ go test -bench=. -count=5 | tee new.txt

注意，这两条命令执行时，分别对应 FibSolution 函数采用递归式和迭代式实现逻辑。

此时，我们可以对这两个函数实现逻辑进行性能对比

 $ benchstat old.txt new.txt 
name     old time/op  new time/op  delta
Fib15-8  2.67µs ± 2%  0.01µs ± 5%  -99.81%  (p=0.008 n=5+5)
Fib16-8  4.20µs ± 1%  0.01µs ± 2%  -99.87%  (p=0.008 n=5+5)
Fib17-8  6.81µs ± 0%  0.01µs ± 2%  -99.92%  (p=0.008 n=5+5)
Fib18-8  11.1µs ± 1%   0.0µs ± 1%  -99.95%  (p=0.008 n=5+5)
Fib19-8  18.0µs ± 2%   0.0µs ± 4%  -99.97%  (p=0.008 n=5+5)
Fib20-8  29.2µs ± 1%   0.0µs ± 3%  -99.98%  (p=0.008 n=5+5)

可以看到，递归式实现的函数，他的执行时间随着 n 值变大增加非常明显。迭代式实现方式，相较于递归式，它的平均时间开销降低了 99 % 以上，优化效果非常明显。

另外，p=0.008 表示结果的可信程度，p 值越大表明可信度越低。一般以 0.05 作为临界值，超过该值，则结果不可信。n=5+5 表示分别使用的有效样本数量。

Ringkasan

benchstat ialah alat statistik penanda aras yang boleh digunakan untuk mengurangkan kos analisis manual data apabila kami melakukan beberapa kerja pengoptimuman.

Jika projek anda menggunakan ujian automatik dalam proses CI/CD, anda mungkin ingin menambah alat ini. Apabila perubahan dibuat pada fungsi yang meningkatkan kehilangan prestasi, ini boleh membantu anda mengesan masalah lebih awal.

Atas ialah kandungan terperinci Alat analisis perbandingan Penanda Aras. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!