五個(gè)主流Linux發(fā)行版在過去近三年里所經(jīng)歷的性能變化

2018 即將結(jié)束，年末正是各種基準(zhǔn)測試對比輪番出爐的時(shí)候，通過這些報(bào)告，我們可以看到 Linux 性能的各個(gè)方面在 2018 是如何發(fā)展的。但本文的這份性能對比會更加深入 —— 將研究五個(gè)主流 Linux 發(fā)行版在過去近三年里所經(jīng)歷的性能變化，而測試對象則是從 2016 年初開始的CentOS, Clear Linux, Fedora, Ubuntu 和 openSUSE，到目前為止已安裝穩(wěn)定更新的最新版本。

2018 年波及眾多 Linux 發(fā)行版的 Spectre 和 Meltdown 漏洞嚴(yán)重影響了它們的性能，所以我們不妨看看兩年前的發(fā)行版和今年的性能對比，最終結(jié)果會是如何。

本次對比客觀地測試了從 2016 年初到 2018 年底相同硬件上的 Linux 發(fā)行版性能 —— 系統(tǒng)會重新加載所有測試的最新版本，以了解性能如何變化。

先來看看本次性能對比中，運(yùn)行這些 Linux 發(fā)行版的機(jī)器配置：

Intel Core i7 5775C

板載 Iris Pro 6200 顯卡

MSI Z97-G45 GAMING 主板

16GB DDR4 RAM

120GB CT120BX100SSD1, Crucial BX100 SATA 3.0 SSD

可以看到，測試所使用的機(jī)器配置十分強(qiáng)勁，英特爾酷睿 i7 5775C 仍然是強(qiáng)大的 CPU，特別是其 Iris Pro 顯卡和4核/8線程、3.3GHz 基頻和 3.7GHz 自動超頻。在 2016 年和現(xiàn)在的所有測試中，CPU 都以默認(rèn)速度(stock speed)運(yùn)行。唯一的變化是現(xiàn)在使用最新的主板 BIOS，但這也是出于安全原因所必需的考慮，其他配置方式與 2016 年的相同。

以下是在此英特爾酷睿 i7 平臺上進(jìn)行測試的操作系統(tǒng)的概述：

CentOS—— 運(yùn)行的 CentOS 7 版本是已升級到 7.6 的最新版本， 使用 Linux 3.10 內(nèi)核作為后端端口。此外，測試對象都使用了相同的 GCC 4.8.5 編譯器，而GNOME Shell 則從 3.14 遷移到了3.28，默認(rèn)文件系統(tǒng)為 XFS。在 2016 年，CentOS 默認(rèn)使用此系統(tǒng)上的 CFQ I/O 調(diào)度程序，但現(xiàn)在默認(rèn)為 deadline 調(diào)度程序(deadline scheduler)。至少在 2019 年，我們將看到 EL8 / CentOS 8 用于現(xiàn)代企業(yè)版Linux 堆棧。

Clear Linux—— 英特爾自家的 Clear Linux 平臺在從 Linux Kernel 4.4 和 GCC 5.3 遷移到 Linux Kernel 4.19 和 GCC 8.2 時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了許多升級。除此之外，還有無數(shù)的其他升級以及不同的決策，如從 CPUFreq 擴(kuò)展驅(qū)動程序遷移到 P-State，使其與其他 Linux 發(fā)行版保持一致，但 Clear 仍默認(rèn)為“性能”調(diào)控器(performance governor)。Clear Linux 也是目前測試中唯一一個(gè)默認(rèn)使用MQ-DEADLINE 的發(fā)行版，而 2016 年在這個(gè)硬件上使用的是 CFQ。

Fedora——從 Fedora 23 升級到 Fedora 29 意味著從 Linux Kernel 4.3 和 GCC 5.3.1 升級到 Linux Kernel 4.19 和 GCC 8.2.1，以及大量其他軟件包的更新。Fedora 繼續(xù)在此硬件上使用 CFQ I/O調(diào)度程序。

Ubuntu——從 Linux Kernel 4.4 的 Ubuntu 16.04 遷移到 Linux Kernel 4.18 的 Ubuntu 18.10 是另一個(gè)重要的升級。當(dāng)時(shí) Ubuntu 也默認(rèn)使用 deadline I/O 調(diào)度程序，但現(xiàn)在使用 CFQ。

openSUSE——openSUSE 測試從基于 Linux Kernel 4.1 的 openSUSE 42.1 Leap 到基于 Linux Kernel 4.19 的 openSUSE Tumbleweed，與 CentOS 7 以外的其他發(fā)行版一樣，還包括許多軟件包的更新。OpenSUSE 也在此時(shí)間從 deadline 調(diào)度器轉(zhuǎn)換為使用 CFQ，用于 SATA 3.0 SSD 上。

2018 年所有的 Linux 發(fā)行版還針對 Spectre 和 Meltdown 漏洞進(jìn)行了緩解性的更新，要知道這在 2016 年還沒有發(fā)生。其他操作系統(tǒng)設(shè)置/軟件包都是默認(rèn)設(shè)置。更多詳細(xì)信息見下表。請記住，硬件保持不變并使用默認(rèn)設(shè)置；任何報(bào)告的變化都可歸結(jié)為硬件/信息在特定發(fā)行版中如何暴露給操作系統(tǒng)。

Phoronix 測試套件提供每次的測試配置文件版本，因此能夠使用相同測試軟件的相同應(yīng)用程序/軟件包版本以及相同的測試安裝重現(xiàn)，在相同的硬件上完成 2016 年與 2018 年的可行對比 —— 以標(biāo)準(zhǔn)化和可重現(xiàn)的方式運(yùn)行腳本。

測試結(jié)果解讀

如圖所示，在模擬編譯過程中進(jìn)行 CompileBench 測試的情況下，2018 年所有的 Linux 發(fā)行版都比 2016 年初的慢。但是對于英特爾的 Clear Linux，它的速度是最快的，并且與其他四個(gè)發(fā)行版對比，目前的測試結(jié)果比任何版本都快得多——事實(shí)上，它 2018 年的狀態(tài)比 2016 年的任何其他發(fā)行版都快。而 CompileBench 恰好是受 Spectre/Meltdown 緩解影響的工作負(fù)載之一。

對于 Compile Bench 更多繁重的 I/O 初始創(chuàng)建過程，Clear Linux 和 Ubuntu 是唯二逆轉(zhuǎn)運(yùn)行速度較慢的 CentOS / Fedora / openSUSE 的發(fā)行版，但 Clear/Ubuntu 運(yùn)行的變化很大，使得它們的測試數(shù)據(jù)不能夠十分精確，但無論 Clear Linux 還是 Ubuntu，在這個(gè)特定的測試中它們?nèi)匀皇亲羁斓?。而以穩(wěn)定著稱的 CentOS 7 是這個(gè)基準(zhǔn)測試中最慢的。

使用 Himeno 壓力求解器工作負(fù)載(pressure solver workload)進(jìn)行測試，從 2016 年初到 2018 年底之間，觀察到性能沒有太大變化。唯一值得注意的是 Ubuntu 和 openSUSE 具有略微的性能優(yōu)勢。

在 C-Ray 多線程光線跟蹤器下，除了 Clear Linux 之外的所有 Linux 發(fā)行版在 2018 年都比較慢，而英特爾發(fā)行版的速度稍微快一點(diǎn)，并在第一名的位置處于領(lǐng)先地位。

與 C-Ray 測試類似，但 Smallpt 基準(zhǔn)測試呈現(xiàn)的結(jié)果則是另一種情況，其中 Clear Linux 與其他發(fā)行版相比有很大改進(jìn)（在 openSUSE 上也看到了很好的變化），并且由于其“強(qiáng)勢”的編譯器默認(rèn)值，它仍然比其他發(fā)行版快得多。

對于單線程 MP3 音頻編碼基準(zhǔn)測試，CentOS 的變化不大，畢竟兩者仍然在同一個(gè) EL7 堆棧上，但對于其他四個(gè) Linux 發(fā)行版，在其最新版本中都看到了不錯(cuò)的性能改進(jìn)。

使用 FFmpeg H.264 進(jìn)行基準(zhǔn)測試，能明顯看到，與 2016 年相比，Linux 發(fā)行版在 2018 年均呈現(xiàn)放緩的狀態(tài)，但 Clear Linux 的速度減慢得最少，并且成績也是可衡量的第一名。

Redis 是受今年 Spectre/Meltdown 漏洞影響的另一個(gè)真實(shí)案例。因此，與 2016 年相比，結(jié)果存在相當(dāng)大的變化。英特爾的 Clear Linux 發(fā)行版依然繼續(xù)提供了比 CentOS，F(xiàn)edora，Ubuntu 和 openSUSE 更快的性能。事實(shí)上，應(yīng)用了所有默認(rèn)緩解補(bǔ)丁的 2018 Clear Linux 性能狀態(tài)也仍然比其他四個(gè) Linux 發(fā)行版更快。

與 2016 年初發(fā)布的版本相比，這就是 2018 年底五款主流 Linux 發(fā)行版所在的位置。Clear Linux 是當(dāng)時(shí)英特爾硬件上最快的開箱即用發(fā)行版，現(xiàn)在仍然保持這種狀態(tài)，甚至在某些情況下它的領(lǐng)先優(yōu)勢還有所增加。在近三年的時(shí)間里。與 SUSE，Ubuntu 和其他企業(yè)平臺相比，CentOS 7 無疑顯示了其“時(shí)代性”的痕跡，尤其是在過去一年中，因?yàn)檫@些平臺都發(fā)布了新的主要版本。不過值得慶幸的是，RHEL 8 / CentOS 8 將在明年首次亮相。

當(dāng)然，性能不是用戶選擇發(fā)行版時(shí)首要的考慮因素，甚至不是最主要的因素，不然怎么解釋 CentOS 雖然性能不高，但卻有著海量的用戶群體。畢竟，在服務(wù)器上跑，「穩(wěn)」更重要。

最后，在 2018 年 Linux 發(fā)行版上還運(yùn)行了一些額外的基準(zhǔn)測試，用于了解這些最新的 Linux 發(fā)行版在具有 Iris Pro 顯卡的英特爾酷睿 i7 Broadwell CPU 上表現(xiàn)如何運(yùn)行的一些額外測試：