如何在 Linux 中获取 CPU 缓存的大小

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何在 Linux 中获取 CPU 缓存的大小

【英文标题】：How to get the size of the CPU cache in Linux

【发布时间】：2015-05-13 06:31:52

【问题描述】：

我已经执行了以下查询：

free -m

这个命令的输出是：

           total       used       free     shared    buffers     cached
Mem:        2048       2018         29          5          0       595

我想获取 CPU 缓存的大小。是否可以获取缓存的大小以及这里的缓存有什么用？

【问题讨论】：

你说的是CPU缓存内存还是页面缓存大小（显示为free输出的最后一列）？

【参考方案1】：

如果你想获取 Linux 中 CPU 缓存的大小，最简单的方法是lscpu：

$ lscpu | grep cache
L1d cache:             32K
L1i cache:             32K
L2 cache:              256K
L3 cache:              15360K

如果您想获取每个缓存的详细信息，请查看sysfs 文件系统：

$ SYSNODE=/sys/devices/system/node
$ grep '.*' $SYSNODE/node*/cpu*/cache/index*/* 2>/dev/null | 
    awk '-F[:/]' ' printf "%6s %6s %24s %s\n" $6, $7, $9, $10, $11 ; '
node0  cpu0 index0                    level 1
node0  cpu0 index0           number_of_sets 64
node0  cpu0 index0  physical_line_partition 1
node0  cpu0 index0          shared_cpu_list 0,12
node0  cpu0 index0           shared_cpu_map 0000,00001001
node0  cpu0 index0                     size 32K
node0  cpu0 index0                     type Data
node0  cpu0 index0    ways_of_associativity 8
node0  cpu0 index1      coherency_line_size 64

某些缓存实例会被多次看到（每个硬件线程），但您可以在 shared_cpu_list 字段中查看。

【参考方案2】：

getconf

getconf -a | grep CACHE

给予：

LEVEL1_ICACHE_SIZE                 32768
LEVEL1_ICACHE_ASSOC                8
LEVEL1_ICACHE_LINESIZE             64
LEVEL1_DCACHE_SIZE                 32768
LEVEL1_DCACHE_ASSOC                8
LEVEL1_DCACHE_LINESIZE             64
LEVEL2_CACHE_SIZE                  262144
LEVEL2_CACHE_ASSOC                 8
LEVEL2_CACHE_LINESIZE              64
LEVEL3_CACHE_SIZE                  20971520
LEVEL3_CACHE_ASSOC                 20
LEVEL3_CACHE_LINESIZE              64
LEVEL4_CACHE_SIZE                  0
LEVEL4_CACHE_ASSOC                 0
LEVEL4_CACHE_LINESIZE              0

或单层：

getconf LEVEL2_CACHE_SIZE

这个接口很酷的地方在于它只是 POSIX sysconf C 函数的包装器（缓存参数是非 POSIX 扩展），因此它也可以在 C 代码中使用：

long l2 = sysconf(_SC_LEVEL2_CACHE_SIZE);

在Ubuntu 16.04（Xenial Xerus）上测试。

x86 CPUID 指令

CPUIDx86 指令还提供缓存信息，用户态可以直接访问。

glibc 似乎将该方法用于 x86。我还没有通过逐步调试/指令跟踪确认，但是 2.28 sysdeps/x86/cacheinfo.c 的源代码是这样做的：

__cpuid (2, eax, ebx, ecx, edx);

TODO：创建一个最小的 C 示例，现在懒惰了，问：How to receive L1, L2 & L3 cache size using CPUID instruction in x86

ARM 还具有架构定义的机制，可通过缓存大小 ID 寄存器 (CCSIDR) 等寄存器查找缓存大小，请参阅ARMv8 Programmers' Manual 11.6“缓存发现”了解概述。

【参考方案3】：

对于运行 Linux 的 ARM CPU（在带有 Raspbian（32 位）的 Raspberry Pi 3B+ 上测试）：

在《Arm® Cortex®-A53 MPCore处理器技术参考手册》中有一章，“缓存大小选择寄存器”和“缓存大小ID寄存器”，包括汇编指令。

这些汇编指令已经作为函数在 Linux 内核头文件 asm/cachetype.h 中可用：set_csselr(...) 和 read_ccsidr()，但是这些函数不能在用户模式下调用，所以我们需要构建一个内核模块来获取/打印值：

生成文件：

obj-m += cachesize.o

all:

    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:

    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

文件cachesize.c：

#include <asm/cachetype.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Abc defg");
MODULE_DESCRIPTION("Find out ARM cache sizes");
MODULE_VERSION("0.01");

static int __init lkm_example_init(void) 
// Must run in kernel mode
// Assumptions: L1 (instructions + data), L2 (check your CPU manual)
 set_csselr(0);
 printk(KERN_INFO "ccsidr L1 data cache = %08x\n", read_ccsidr());
 set_csselr(1);
 printk(KERN_INFO "ccsidr L1 instruction cache = %08x\n", read_ccsidr());
 set_csselr(2);
 printk(KERN_INFO "ccsidr L2 unified = %08x\n", read_ccsidr());
 return 0;


static void __exit lkm_example_exit(void) 
 printk(KERN_INFO "Goodbye, World!\n");


module_init(lkm_example_init);
module_exit(lkm_example_exit);

然后：

make
insmode cachesize.ko
rmmod cachesize
dmesg | tail
# Compare numbers to the table "CCSIDR encodings" in the "ARM ... Technical Reference Manual"

【讨论】：

欢迎来到 Stack Overflow。 Stack Overflow 上不鼓励仅使用代码的答案，因为它们没有解释它是如何解决问题的。请编辑您的答案以解释此代码的作用以及它如何回答问题，以便它对 OP 以及其他有类似问题的用户有用。

【参考方案4】：

在我的虚拟机中（Linux dhcppc4 2.6.32-71.el6.i686 #1 SMP Wed Sep 1 01:26:34 EDT 2010 i686 i686 i386 GNU/Linux），我找不到 /sys /devices/system/node，但 lscpu 肯定会给出详细信息。

我在/sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/*看到了更多信息：

cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0/size

输出

32K