处理器压力测试小工具——云汉烤机大师

压力测试工具软件烤机

xukejing

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发布时间: 2019-07-25

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# 1 项目背景
最近，本人在Github上发布了一个开源软件，名字叫“云汉烤机大师”，代码仓库地址：
![代码仓库](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/04f90b19fdff420b32c1e4a64b757360.jpg "代码仓库")

这个烤机软件在设计时考虑了RK3399芯片这种既有大小核架构的CPU又有支持OpenCL的GPU的情况。程序可以通过Pthread、OpenMP和OpenCL让处理器的CPU和GPU长时间保持满载，并每隔5秒往终端打印实时的处理器温度、CPU核心在线情况、处理器大核频率、处理器小核频率、CPU计算速度和GPU计算速度。你也可以把代码中的功能局部注释，这样就可以适用于那些不支持OpenCL或者核心数量较少的处理器芯片。

# 2 测试平台
Leez社区发布了基于RK3399的P710单板电脑，这款小电脑的硬件配置已经有群友评测过了，见**《Leez-P710：火力全开》**

我也有幸获得了Leez P710的试用机会。下图是我的试用产品，可以看到我特地为它设计了散热风道。
![设计了风道](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/3f5c43056139e434eefc11518533c61d.jpg "设计了风道")

下图是我设计并3D打印的外壳，是个小盒子，侧壁上留出了接口和风道
![3D打印的外壳](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/2a645d6c2bec7e3a192d5a29fda2448b.jpg "3D打印的外壳")

安装白色支脚后，盒子可以立起来，俨然是个小机箱。
![小电脑](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/9cfe603e8c826b3b175a88aa784ac113.jpg "小电脑")

今天的测试，就要在这个Leez P710上面做。

# 3 环境配置
Leez社区发布的debian固件里面已经到了GCC，自带OpenMP库。

但是，有一点要注意，Leez P710的GPU是Mali T860，但是Leez社区发布的debian固件里没有OpenCL的头文件，代码编译时候会遇到问题。我们可以去rockchip-linux的github仓库下载Mali GPU的支持库，命令：
```shell
git clone https://github.com/rockchip-linux/libmali.git 
```

然后把include放到/usr目录里去，文件夹之间直接合并。

# 4 编译和运行
去本文开头提到的代码仓库下载源码

把“烤机大师”文件夹里的ickey.c和test.cl两个文件放到方便的目录，比如/home/test

编译命令如下：
```shell
gcc -o ickey ickey.c -lpthread -lOpenCL -fopenmp
```

执行
```shell
./ickey
```

程序跑起来后，下图是终端实时打印的信息。我们可以看到温度大约是70度，6个CPU核心（0到5）都在线，A53小核心频率1.42，A72大核心频率1.8。并没有发生一核有难多核围观的惨案。
![测试图1](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/0f060f9103fad189dedc059f63e0ddb6.png "测试图1")

其中，CPU的核心频率是动态变化的，有时候会掉到1.42。因为我们把所有处理器核心都用上了，所以温度稍微有些高，都触发主动降频了。

上图中的“cpu used = xxx”和“ocl used = xxx”是让CPU和GPU各自跑了不同的算法并测量了时间（具体算法在第5节给出）。可以观察当温度过高的情况下，CPU与GPU是否有明显降速。其中，CPU跑的是浮点乘除法算圆周率，GPU跑的是冒泡法整型数据排序

继续烤机，最后温度稳定在73度左右波动。处理器动态降频降低热量后，频率回升，然后温度升高，又发生动态降频。A72核心频率最低降到了1.2GHz，触发温度大约是72.8度。这对计算速度也有影响，降频后，CPU的浮点计算速度大约慢了15%左右。
![测试结果2](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/3136a2d4059257d73884e86bb9bfb07f.png "测试结果2")

# 5 程序原理说明
在主函数里，开启3个线程。
线程1每间隔一定的时间就读取并打印处理器温度、处理器核心的频率、处理器核心的在线情况（看看是否会发生一核有难多核围观的惨案），并把线程2和3得到的运行速度也打印到终端。
线程2通过while（1）里面放入圆周率计算代码让CPU满载。
线程3通过while（1）里放入冒泡法排序代码让GPU满载。
```c
int main()
{
	pthread_t tid_term;
	char* p_term = NULL;
	pthread_create(&amp;tid_term, NULL, thread_term, NULL);

pthread_t tid_cpu;
	char* p_cpu = NULL;
	pthread_create(&amp;tid_cpu, NULL, thread_cpu, NULL);

pthread_t tid_ocl;
	char* p_ocl = NULL;
	pthread_create(&amp;tid_ocl, NULL, thread_ocl, NULL);

sl<ickey>eep(1);

pthread_join(tid_term, (void **)&amp;p_term);
	pthread_join(tid_cpu, (void **)&amp;p_cpu);
	pthread_join(tid_ocl, (void **)&amp;p_ocl);;
	return 0;
}
```

线程1要跑的温度信息读取和打印
```c
void *thread_term(void *arg)
{
	int fd;
	while (1)
	{
		fd = open(TEMP_PATH, O_RDONLY);
		char buf[20];
		read(fd, buf, 20);
		double temp;
		temp = atoi(buf) / 1000.0;
		printf("temperature: %.1lf\n",temp);
		close(fd);

system("cat /sys/devices/system/cpu/online");

fd = open(CPU0_PATH, O_RDONLY);
		char buf1[20];
		read(fd, buf1, 20);
		temp = atoi(buf1) / 1000000.0;
		printf("A53 Freq: %.2lf\n", temp);
		close(fd);

fd = open(CPU4_PATH, O_RDONLY);
		char buf2[20];
		read(fd, buf2, 20);
		temp = atoi(buf2) / 1000000.0;
		printf("A72 Freq: %.2lf\n", temp);
		close(fd);
		printf("\n");

if (iscpu == 1)
		{
			printf("cpu used=%lf s\n", timecpu);
			iscpu = 0;
		}
		if (isocl == 1)
		{
			printf("ocl used=%lf s\n", timeocl);
			isocl = 0;
		}
		sl<ickey>eep(5);
	}

}
```
线程2要跑的OpenMP烤机函数（让CPU满载）
```c
void *thread_cpu(void *arg)
{
	while (1)
	{
		double s = 1;
		double pi = 0;
		double i = 1.0;
		double n = 1.0;
		double dt;
		double start_time;
		int cnt = 0;
		start_time = microtime();
#pragma omp parallel for num_threads(6)
		for (cnt = 0; cnt&lt;100000000; cnt++)
		{
			pi += i;
			n = n + 2;
			s = -s;
			i = s / n;
		}
		pi = 4 * pi;
		dt = microtime() - start_time;
		timecpu = dt;
		iscpu = 1;
	}
}
```

线程3要跑的OpenCL烤机函数（让GPU满载）
```c
void *thread_ocl(void *arg)
{
	int array_a[20] = { 0, 1, 8, 7, 6, 2, 3, 5, 4, 9,17,19,15,10,18,16,14,13,12,11 };
	int array_b[20] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 };
	size_t datasize = 20 * sizeof(int);
	size_t ocl_string_size;
	char *ocl_string;
	double start_time, dt, dt_err;
	start_time = microtime();
	dt_err = microtime() - start_time;

ocl_string = (char *)malloc(400);
	//ocl_string = (char *)malloc(20);

cl_platform_id platform_id;
	cl_device_id device_id;
	cl_context context;
	cl_command_queue command_queue;
	cl_mem buffer_a, buffer_b;
	cl_program program;
	cl_kernel kernel;
	cl_event kernelEvent;

clGetPlatformIDs(1, &amp;platform_id, NULL);
	clGetDeviceIDs(platform_id, CL_DEVICE_TYPE_GPU, 1, &amp;device_id, NULL);

context = clCreateContext(NULL, 1, &amp;device_id, NULL, NULL, NULL);
	command_queue = clCreateCommandQueue(context, device_id, 0, NULL);

buffer_a = clCreateBuffer(context, CL_MEM_READ_ONLY, datasize, NULL, NULL);
	buffer_b = clCreateBuffer(context, CL_MEM_READ_ONLY, datasize, NULL, NULL);

ocl_string_size = get_ocl_string("test.cl", ocl_string);
	clEnqueueWriteBuffer(command_queue, buffer_a, CL_FALSE, 0, \
		datasize, array_a, 0, NULL, NULL);
	clEnqueueWriteBuffer(command_queue, buffer_b, CL_FALSE, 0, \
		datasize, array_b, 0, NULL, NULL);
	program = clCreateProgramWithSource(context, 1, (const char **)&amp;ocl_string, \
		&amp;ocl_string_size, NULL);

clBuildProgram(program, 1, &amp;device_id, NULL, NULL, NULL);
	kernel = clCreateKernel(program, "test", NULL);

clSetKernelArg(kernel, 0, sizeof(cl_mem), &amp;buffer_a);
	clSetKernelArg(kernel, 1, sizeof(cl_mem), &amp;buffer_b);

size_t global_work_size[1] = { 20 };
	while (1)
	{
		start_time = microtime();
		clEnqueueNDRangeKernel(command_queue, kernel, 1, NULL, \
			global_work_size, NULL, 0, NULL, &amp;kernelEvent);
		clWaitForEvents(1, &amp;kernelEvent);
		clEnqueueReadBuffer(command_queue, buffer_b, CL_TRUE, 0, \
			datasize, array_b, 0, NULL, NULL);
		dt = microtime() - start_time - dt_err;
		timeocl = dt;
		isocl = 1;
	}

clReleaseKernel(kernel);
	clReleaseProgram(program);
	clReleaseCommandQueue(command_queue);
	clReleaseMemObject(buffer_a);
	clReleaseMemObject(buffer_b);
	clReleaseContext(context);
	free(ocl_string);
}
```
因为用了OpenCL，所以还要写个OpenCL的cl文件，可以叫test.cl

![](https://cf03.ickimg.com/bbsimages/201907/bc18d78e12064a5f9f24ffc41e8e34ec.png)
							
#小结
群友的那篇**《leez-p710：火力全开》**文章里也展示了用stressapptest做压力测试的截图，
展示了rk3399的a72大核降频时的几个档位，分别是1.8g、1.6g、1.4g、1.2g等。
本测试发现，当达到73度左右时，rk3399的a72核心频率降了3挡，降到了1.2ghz，然后保持稳定。总得来说，
“云汉烤机大师”测试出来的情况与预期差别不大，虽然有些过热降频，但至少是没降到树莓派3的那种只有几百兆hz的夸张程度。
我觉得1.2ghz的主频对性能影响还能忍受。实际使用时,很少有cpu和gpu同时满载的情况a72核心可以长时间保持1.8ghz。

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yoyojacky 283天前...

试试cpu_burn，看看能否烧到80度。哈哈

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