如果用户和内核中的数据结构大小相同，那么高速缓存未命中是否也相同？

Question

我做了一个基准测试，它具有读取高速缓存行以测量MPKI（每千条指令的高速缓存未命中）的功能，以及syscall，它也具有相同的功能，但是以不同的方法（vmalloc）实现。我希望两个级别的MPKI都一样，但是用户MPKI比内核MPKI太高了。

我当前正在使用linux-4.14.84，并使用performance monitoring counter测量缓存未命中和指令计数。由于slap大小的限制，在syscall中，我使用vmalloc代替kmalloc。

因此，这是用于创建和访问缓存行的简单代码。

void do_test(void *cache)
{
    for (n = 0; n < 100000; n++) {
        for (i = 0; i < CACHE_LINE_NUM; i++) {
            offset = cache + offset;
        }
    }  
}

void init_cache(void *cache, int size, int stride)
{
    int *lastposl;
    cache = mmap(cache, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    madvise(cache, size, MADV_NOHUGEPAGE);

    // in syscall there is no user libary so I use vmalloc
    // cache = vmalloc(size);
    for (offset = 0; offset < size; offset += stride) {
        lastpos = cache + offset;
        *lastpos = offset + stride;
    }
    *lastpos = 0;
}

  

访问缓存不是线性的。缓存的偏移量是随机调整的。

结果

在用户级别访问缓存

L3 Miss User:           4133762
Instruction User:       129473219
L3 Miss Kernel:         4418
Instruction Kernel:     4912652
User MPKI:              31.927545
Kernel MPKI:            0.899311

访问内核级别的缓存

L3 Miss User:           41512
Instruction User:       13473121
L3 Miss Kernel:         159178
Instruction Kernel:     39499775828
User MPKI:              3.081098
Kernel MPKI:            0.004030

我两个都独立运行。您可以看到，即使代码相同，但是内核具有大量指令，并且内核中没有缓存未命中。我希望在用户级循环中，系统调用在内核MPKI中应与用户MPKI具有相同或相似的数字。不应该一样吗？