В Linux подкрутили код ACPI, замедлявший работу систем AMD Zen 3

В ядро Linux внесены исправления, призванные ограничить использование устаревшего приема — фиктивной операции ожидания, тормозящей CPU при его переводе в состояние сна. Современные системы AMD и Intel не нуждаются в такой помощи, более того, при определенных рабочих нагрузках трюк, в котором нет необходимости, может вызвать существенное снижение производительности.

В 2002 году в Linux была добавлена поддержка стандарта ACPI (Advanced Configuration and Power Interface), согласно которому управление энергопотреблением осуществляется на уровне операционной системы. Спецификации предусматривают возможность перевода устройства в состояние сна разной степени, а также использование технологий мгновенной готовности (пробуждение по сигналу).

Однако некоторые чипсеты оказались неспособными быстро реагировать на сигнал STPCLK# (stop-clock, вызывает состояние функционирования C2, при котором питание процессора отключается, но регенерация ОЗУ продолжается; для возврата в рабочий режим требуется время). В связи с этим был придуман обходной маневр — имитация ожидания, при которой система просто считывает данные ввода-вывода, задерживая обработку инструкций.

Соответствующий код появился в Linux вместе с поддержкой ACPI и присутствует до сих пор. Современные процессоры Intel его не используют, так как давно засыпают с помощью инструкции MWAIT — ее использование обеспечивает более тонкое управление энергопотреблением неактивного состояния (их семь против трех по ACPI).

Чипсетам AMD фейковая операция ожидания тоже больше не требуется, однако для них альтернативы нет. В то же время трюк двадцатилетней давности при определенных условиях может оказаться губительным. Недавнее исследование показало, что он может сильно замедлить работу AMD Zen 3 при рабочих нагрузках Linux с быстрым переключением состояний занятости и простоя. Падение производительности особенно заметно на платформах Ryzen Threadripper и EPYC, которые используют многоядерные процессоры.

Во избежание таких потерь был предложен патч для Linux, который лимитирует использование потерявшего актуальность кода: он пускается в ход только на старых платформах (в случае с Intel это системы с микроархитектурой древнее Nehalem). Концепцию заплатки подхватил Линус Торвальдс; в итоге долгожданный фикс был добавлен в новую сборку ядра Linux (6.0), выпуск которой запланирован на 2 октября.