什么是确定英特尔Kaby Lake架构上最后一级缓存未命中数的确切代码

Question

我读了一篇有趣的论文，名为“对最后一级缓存的高分辨率侧通道攻击”，并希望找到我自己机器的索引哈希函数 - 即Intel Core i7-7500U（Kaby Lake架构） - 遵循这项工作的线索。

为了对散列函数进行逆向工程，本文提到了第一步：

 for (n=16; ; n++) 
 {
   // ignore any miss on first run
   for (fill=0; !fill; fill++) 
   {
     // set pmc to count LLC miss
     reset_pmc();
     for (a=0; a<n; a++)
       // set_count*line_size=2^19
       load(a*2^19);
   }

   // get the LLC miss count
   if (read_pmc()>0) 
   {
     min = n;
     break;
   }
 }

如何在C ++中编写reset_pmc()和read_pmc()代码？ 从我到目前为止在线阅读的所有内容来看，我认为它需要内联汇编代码，但我不知道用什么指令来获取LLC未命中数。 如果有人可以为这两个步骤指定代码，我将不得不承担责任。

我在VMware工作站上运行Ubuntu 16.04.1（64位）。

PS：我在英特尔架构软件开发人员手册的第18章第3B卷中找到了这些LONGEST_LAT_CACHE.REFERENCES和LONGEST_LAT_CACHE.MISSES ，但我不知道如何使用它们。

Answer 1

您可以使用perf作为Cody建议来测量代码外部的事件，但我怀疑您的代码示例中需要对性能计数器进行细粒度的编程访问。

要做到这一点，您需要启用计数器的用户模式读取，并且还可以对它们进行编程。 由于这些是受限制的操作，因此至少需要操作系统内核的一些帮助才能做到这一点。 滚动你自己的解决方案将非常困难，但幸运的是，Ubunty 16.04有几个现有的解决方案：

• Andi Kleen的jevents库 ，其中包括让您从用户空间读取PMU事件。 我没有亲自使用这部分pmu-tools，但我使用过的东西质量很高。 它似乎使用现有的perf_events系统调用进行计数器编程，因此不需要内核模型。
• libpfc库是内核模块和用户区代码的从头开始实现，允许用户读取性能计数器。 我用过这个，效果很好。 您可以安装内核模块，该模块允许您对PMU进行编程，然后使用libpfc公开的API从用户空间读取计数器（调用可归结为rdpmc指令）。 它是读取计数器的最准确和最精确的方法，它包括“开销减法”功能，通过减去由PMU读取代码本身引起的事件，可以为您提供测量区域的真实PMU计数。 您需要固定到单个核心以使计数有意义，如果您的过程中断，您将获得虚假结果。
• 英特尔的开源处理器计数器监控库。 我没有在Linux上试过这个，但是我使用了它的前身库，在Windows上命名为¹ Performance Counter Monitor ，它起作用了。 在Windows上，它需要内核驱动程序，但在Linux上，您似乎可以使用驱动器或让它通过perf_events 。
• 使用likwid库的Marker API功能。 Likwid已经存在了一段时间，似乎得到了很好的支持。 我过去曾使用过likwid，但仅用于测量与perf stat相似的整个过程而不是标记API。 要使用标记API，您仍然需要将您的过程作为可能的测量过程的子项运行，但您可以通过编程方式读取过程中的计数器值，这正是您所需要的（据我所知）。 我不确定在使用标记API时设置和读取计数器有多么可取。

所以你有很多选择！ 我认为所有这些都可以工作，但我可以亲自为libpfc担保，因为我自己在Ubuntu 16.04上使用它同样的目的。 该项目正在积极开发，可能是上述最准确（最少开销）的项目。 所以我可能从那个开始。

上述所有解决方案都应该能够适用于Kaby Lake，因为每个连续的“性能监控架构”的功能似乎通常都是前一个的超集，并且通常会保留API。 但是，对于libpfc ，作者将其限制为仅支持Haswell的体系结构（PMA v3），但您只需在本地更改一行代码即可解决此问题。

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¹实际上，它们通常都被称为PCM ，我怀疑新项目只是旧PCM项目的官方开源延续（也可以源形式提供，但没有社区贡献机制） 。

Answer 2

我会使用PAPI，请参阅http://icl.cs.utk.edu/PAPI/这是一个跨平台的解决方案，有很多支持，特别是来自hpc社区。