提高Qt程序的性能：Windows vs Linux

Question

我已经在这里发布了这个问题，但由于它可能不是Qt特定的，我想我也可以尝试一下这个机会。 我希望这样做并不合适（只要告诉我它是否是这样）。

我开发了一个小型的科学计划，可以执行一些数学计算。 我试图优化它，以便尽可能快。 现在我差不多已经为Windows，Mac和Linux用户部署了它。 但我还没能在许多不同的计算机上测试它。

这就是让我烦恼的问题：为了部署Windows，我使用的笔记本电脑上安装了Windows 7和Ubuntu 12.04（双启动）。 我比较了在这两个系统上运行的应用程序的速度，我惊讶地发现它在Windows上至少慢了两倍！ 如果存在细微差别，我不会感到惊讶，但是如何解释这种差异呢？

以下是一些准确性：

• 我使程序所做的计算只是一些残酷和愚蠢的数学计算，基本上，它在一个被称为十亿次的循环中计算产品和余弦。 另一方面，计算是多线程的：我发布了类似6 QThreads的东西。
• 笔记本电脑有两个核心@ 1.73Ghz。 起初我以为Windows可能没有使用其中一个内核，但后来我查看了处理器活动，根据小图，两个内核都运行100％。
• 然后我认为用于Windows的C ++编译器没有使用Linux的C ++编译器自动执行的优化选项（如-O1 -O2）（在发布版本中），但显然它确实如此。

我很担心Windows上的应用程序会慢得多（2到4次），这真的很奇怪。 另一方面，我还没有尝试过使用Windows的其他计算机。 不过，你有什么区别吗？

附加信息：一些数据......

即使Windows似乎使用这两个内核，我认为这可能与线程管理有关，这就是为什么：

样本计算n°1（此项启动2个QThreads）：

• PC1-windows：7.33s
• PC1-linux：3.72s
• PC2-linux：1.36s

样本计算n°2（此项启动3个QThreads）：

• PC1-windows：6.84s
• PC1-linux：3.24s
• PC2-linux：1.06s

样本计算n°3（这个推出6个QThreads）：

• PC1-windows：8.35s
• PC1-linux：2.62s
• PC2-linux：0.47s

哪里：

• PC1-windows =我的2核笔记本电脑（@ 1.73Ghz）和Windows 7
• PC1-linux =我的2核笔记本电脑（@ 1.73Ghz）和Ubuntu 12.04
• PC2-linux =我的8核笔记本电脑（@ 2.20Ghz）和Ubuntu 12.04

（当然，PC2速度更快并不令人震惊。对我来说不可思议的是PC1-windows和PC1-linux之间的区别）。

注意：我也尝试在最近的PC上运行程序（4或8核@~3Ghz，不记得确切）在Mac OS下，速度与PC2-linux相当（或稍快）。

编辑：我将在这里回答一些问题我在评论中被问到。

• 我刚刚在Windows上安装了Qt SDK，所以我想我有最新版本的所有东西（包括MinGW？）。 编译器是MinGW。 Qt版本是4.8.1。

• 我没有使用优化标志，因为我注意到当我在发布模式（使用Qt Creator）构建时它们会被自动使用。 在我看来，如果我写了像QMAKE_CXXFLAGS + = -O1这样的东西，这只会在调试版本中产生影响。

• 线程的生命周期等：这很简单。 当用户单击“计算”按钮时，同时启动2到6个线程（取决于他正在计算的内容），它们在计算结束时终止。 没什么太花哨的。 每个线程只进行残酷的计算（实际上，除了一个，每30ms进行一次（不那么）小的计算，基本上检查错误是否足够小）。

编辑：最新发展和部分答案

以下是一些新的发展，提供了所有这些的答案：

• 我想确定速度上的差异是否真的与线程有关。 所以我修改了程序，以便计算只使用1个线程，这样我们就可以比较“纯C ++代码”的性能了。 事实证明，现在Windows只比Linux略慢（15％左右）。 所以我认为差异的一小部分（但并非无意义）是系统固有的，但最大的部分是由于线程管理 。

• 正如在评论中建议的那样（Luca Carlon，感谢您），我尝试使用Microsoft Visual Studio（MSVC）的编译器而不是MinGW构建应用程序。 令人惊讶的是，计算（包括所有线程和所有内容）现在“仅”比Linux慢20％到50％！ 我想我会继续并对此感到满意。 我注意到奇怪的是，“纯C ++”计算（只有一个线程）现在甚至更慢（与MinGW相比），这必须考虑整体差异。 所以据我所知， MinGW比MSVC略胜一筹，只不过它会处理像白痴一样的线程 。

所以，我想我可以做些什么来制作MinGW（理想情况下我宁愿使用它而不是MSVC）更好地处理线程，或者它不能。 我会感到惊讶，怎么可能不知道并记录下来？ 虽然我想我应该过于谨慎地得出结论，但我只是在一台计算机上进行比较（目前）。

Answer 1

它可能是另一种选择：在linux qt上刚刚加载，这可能会发生，即如果你使用KDE，而在Windows库中必须加载，这样会减慢计算时间。 要检查多少库加载会浪费你的应用程序，你可以使用纯c ++代码编写虚拟测试。

Answer 2

我听说过一个案例，如果你做错了，Windows写文件的速度非常慢。 （这与Qt无关。）

在这种情况下的问题是开发人员使用SQLite数据库，编写了大约10000个数据集，并在每次插入后执行了SQL COMMIT 。 这导致Windows每次都将整个DB文件写入磁盘，而Linux只会更新RAM中文件系统inode的缓冲版本。 在这种情况下，速度差异更加严重：Linux上1秒，Windows上1分钟。 （之后他将SQLite改为仅在最后提交一次，在Windows上也是1秒。）

因此，如果您将计算结果写入磁盘，则可能需要检查是否经常调用fsync()或fflush() 。 如果您的编写代码来自库，您可以使用strace （仅限Linux，但应该给您一个基本的想法）。

Answer 3

根据互斥体在Windows和Linux上的运行方式，您可能会遇到性能差异。

每次锁定时存在争用资源时，Windows上的纯互斥代码都可以等待15ms。 Windows上更好的同步机制是关键部分 。 在大多数情况下，它不会遇到常规互斥体经历的锁定惩罚。

我发现在Linux上，常规互斥锁执行与Windows上的Critical Sections相同。

Answer 4

它可能是内存分配器，尝试使用谷歌的jemalloc或tcmalloc 。 Glibc的ptmalloc3明显优于MSVC的crt中的旧硬壳分配器。 Microsoft的可比选项是Concurrency CRT，但您不能简单地将其作为替代品放入。

Answer 5

我注意到我的电脑上的行为完全相同。 我运行Windows 7（64位），Ubuntu（64位）和OSX（Lion 64位），我的程序比较2个XML文件（每个超过60Mb）。 它也使用多线程（2个线程）：

-Windows : 40sec

-Linux : 14sec (!!!)

-OSX : 22sec.

我使用个人类来处理线程（而不是Qt），它在linux / OSX上使用“pthread”，在windows上使用“线程”。 我使用Qt / mingw编译器，因为我需要Qt的XML类。

我发现没有办法（现在）让3 OS有类似的表现......但我希望我会！

我认为另一个原因可能是内存：我的程序使用大约500Mb的RAM。 所以我认为Unix是最好的管理，因为在单线程中，Windows的速度正好慢1.89倍，而且我认为Linux的速度不会慢2倍！