Отчёт о производительности

Сколько стоят приложения NSH, в измерениях. Как NSH обеспечивает их быстродействие и как измерить собственное приложение, описано в разделе Производительность.

#Базовые показатели

По собственным замерам NSH (Apple silicon, если не указано иное):

#Linux (GTK 4)

Замеры выполнены на настольном компьютере с Linux (x86_64, 24 потока, GPU NVIDIA), release-сборки, Gallery в окне 1896 × 1030 на дисплее 120 Гц; каждое значение снято автоматически командой examples/gallery/tools/perf.py (nsh test --target linux --fps, одна строка в секунду; CPU показан для всего процесса, в процентах от одного ядра). Frame p95 — время главного потока на один отрисованный кадр на 95-м процентиле: если оно меньше 8,3 мс, кадр укладывается в период обновления 120 Гц.

#Анимированные демо

#Каждая страница

Каждая страница Gallery при открытии и во время прокрутки тестом, в окне 1200 × 800 на дисплее 144 Гц (на той же машине). NSH рисует кадр только тогда, когда на экране что-то меняется, поэтому FPS здесь — это частота в то время, пока что-то движется: один кадр на медианный интервал между отрисованными кадрами (perf.py, moving); при 144 Гц дисплея каждый кадр анимации или прокрутки приходит через одно обновление после предыдущего. Дольше одного обновления — доля кадров, которые заняли больше времени, чем одно обновление (6,9 мс). GIF и WebP на странице Images воспроизводятся с собственной частотой кадров (здесь около 50 FPS), так же как и видео. Страницы Physics, Overlays и Menus короткие: в окне 1200 × 800 прокрутка доходит до их конца за несколько кадров, поэтому они измерены в окне 900 × 500, где есть место для прокрутки.

#Память

В покое, через 3 с после запуска (release-раннеры, окно 480 × 640). Private — память, которой владеет только сам процесс (USS); resident добавляет страницы разделяемых библиотек (GTK, драйвер GPU), которые совместно используют все приложения GTK на машине:

Повторное посещение страницы не добавляет памяти; первое посещение страницы увеличивает процесс на то, что он намеренно кэширует (декодированные изображения, не более 128 МБ), и на библиотеки, которые загружаются при первом использовании (WebKitGTK для веб-представлений).

#Размер приложения

Приложение hello world, созданное командой nsh init с каждым шаблоном, и два приложения, которыми пользуются люди, в том виде, как nsh package --target linux собирает их для x86_64. Раннер — единственный исполняемый файл приложения; архив — это .tar.gz, в котором оно поставляется. Hello world собраны с оптимизацией на этапе компоновки (link-time optimization) и со снятыми символами (CARGO_PROFILE_RELEASE_LTO=fat, CARGO_PROFILE_RELEASE_CODEGEN_UNITS=1, CARGO_PROFILE_RELEASE_STRIP=true):

Раннеры TSX содержат среду выполнения QuickJS, нативные модули и рендерер; собственный код приложения — это его бандл рядом с раннером, для hello world меньше 1 КБ.

Что определяет эти цифры:

• Рендерер: с драйвером NVIDIA NSH рисует через GL-рендерер GSK, кадры которого обходятся в долю от стоимости кадров рендерера Vulkan (демо Animations: ~1 мс отрисовки на кадр вместо ~9,5 мс). Выбор при этом по-прежнему остаётся за GSK_RENDERER.
• Растеризация Canvas: каждый canvas растеризуется один раз в тайлы 256 px, которые хранятся на GPU. Анимированное значение перерисовывает только ту область, которую покрывают читающие его операции, поверх сохранённых пикселей статической части рисунка; canvas вне поля зрения ждёт, пока его не прокрутят в видимую область.
• Пути, отложенные один раз: fillRect и fillText после длинного пути оставляют его на месте, пока он снова не понадобится (линия из 400 точек, затем 240 столбцов: 0,63 мс).

#macOS (AppKit)

Замеры выполнены на MacBook Pro (Apple M3, 24 ГБ) на встроенном дисплее ProMotion 120 Гц, release-сборки, Gallery в окне 1200 × 800; каждое значение снято автоматически командой examples/gallery/tools/perf.py (nsh test --target macos --fps, одна строка в секунду; CPU показан для всего процесса, в процентах от одного ядра, GPU — его доля от GPU). Фазы — это время главного потока на кадр: tick (нативные анимации display link) и canvas (воспроизведение рисунков).

#Анимированные демо

На Stocks время главного потока на кадр составляет ~1,6 мс на тики, из которых ~0,45 мс уходит на воспроизведение анимированных частей canvas; остальное в каждом canvas Core Animation рисует в собственных потоках.

#Каждая страница

Каждая страница Gallery при открытии и во время прокрутки тестом, в том же окне 1200 × 800. Как и на Linux, FPS — это частота в то время, пока что-то движется (один кадр на медианный интервал между отрисованными кадрами); при 120 Гц дисплея каждый кадр анимации или прокрутки приходит через одно обновление после предыдущего. Дольше одного обновления — доля кадров, которые заняли больше времени, чем одно обновление (8,3 мс). Страница в покое не рисует кадров и использует 2–5% CPU. GIF и WebP на странице Images воспроизводятся в Core Animation, а видео — в AVFoundation, с собственной частотой кадров.

#Память

В покое, через 3 с после запуска (release-раннеры). Footprint — память, которую macOS засчитывает процессу (то, что показывает Activity Monitor); resident добавляет страницы разделяемых библиотек системы:

В ходе обхода Gallery процесс занимает 84–230 МБ до страницы Canvas и ~350–360 МБ начиная со страницы Text View — с учётом того, что он намеренно кэширует (декодированные изображения, не более 128 МБ; документы страницы Text View), и фреймворков, которые загружаются при первом использовании (WebKit для веб-представлений); растры страницы Canvas, до ~310 МБ при трёх canvas на экране одновременно, освобождаются при закрытии страницы.

#Размер приложения

Hello world-приложения, созданные nsh init с каждым шаблоном, в том виде, в каком nsh package --target macos собирает их для Apple silicon (arm64) с оптимизацией на этапе компоновки и удалением символов, как на Linux, а также два приложения выше в том виде, в каком они поставляются для Apple silicon. Исполняемый файл — это раннер внутри .app; zip — это .app в сжатом виде (ditto -c -k):

Чем обусловлены эти цифры:

• Кадры только при изменениях: display link тикает, пока идёт нативная анимация, и останавливается вместе с ней; анимация останавливается вместе со своей страницей (удаление её представления завершает его keyframes, цикл останавливается в cleanup своего компонента).
• Canvas рисуются там, где это дешевле всего: canvas, который перерисовывается часто (анимация, живые данные), рисуется в потоках Core Animation (drawsAsynchronously), что освобождает главный поток; canvas, который перерисовывается время от времени, рисуется сразу, без графической памяти, которую удерживает асинхронная отрисовка. Анимированное значение перерисовывает только ту область, которую покрывают операции, читающие это значение.
• Статичные части canvas сохраняются: когда рисунок остаётся неизменным, длинная часть перед первой анимированной операцией сохраняется как слой; каждый кадр рисует этот слой и воспроизводит заново только анимированный остаток, сразу в главном потоке (gauge, часы и точечная матрица на странице Canvas: никакой работы GPU и вдвое меньше памяти).
• Содержимое рисуется при изменении: тексты и canvas рисуются в собственные слои и перерисовываются, когда меняются их содержимое или размер, а не когда они перемещаются или прокручиваются.

#Windows (Win32, Direct2D)

Измерения проведены на настольном компьютере с Windows 11 (Intel Core i7-13700KF, 32 ГБ, NVIDIA GeForce RTX 3060 Ti) на 4K-дисплее 144 Гц с масштабом 150%, релизные сборки, галерея в окне 1200 × 800 (1800 × 1200 пикселей), каждое показание снималось автоматически с помощью examples/gallery/tools/perf.py (nsh test --target windows --fps, одна строка в секунду; CPU — весь процесс, в процентах от одного ядра). Фазы — это работа главного потока за кадр: paint (Direct2D рисует окно) и, внутри неё, canvas (запись и воспроизведение рисунков).

#Анимированные демо

Stocks выполняет коммиты 16–17 раз в секунду, каждый — до 2,1 мс в JS и 1,7 мс в ядре в потоке движка (p95).

#Все страницы

Все страницы галереи: при открытии и пока тест их прокручивает, в том же окне 1200 × 800. Как и на Linux и macOS, FPS — это частота, пока что-то движется (один кадр на медианный интервал между отрисованными кадрами); при 144 Гц дисплея каждый кадр анимации или прокрутки приходит через одно обновление после предыдущего. Дольше одного обновления — доля кадров, которые заняли больше времени, чем одно обновление (6,9 мс). Страница в покое не рисует кадров и использует 0–2% CPU. GIF и WebP на странице Images воспроизводятся с собственной частотой кадров (здесь около 40 FPS). Physics, Overlays, Menus и Storage измерены в окне 900 × 500, где им есть куда прокручиваться.

#Память

В покое, через 3 с после запуска (релизные раннеры, окно 1200 × 800). Приватный рабочий набор — это память, которую процесс использует один (столбец «Память» в Диспетчере задач); приватные байты — то, что он зафиксировал; рабочий набор добавляет страницы системных библиотек, которые он делит с другими процессами (Direct3D, Direct2D, DirectWrite, драйвер GPU):

За время тура по галерее рабочий набор составляет ~108–115 МБ на Stocks, ~230 МБ начиная со страницы Canvas, ~320–340 МБ начиная со страницы Text View и ~390–405 МБ после того, как Web and video откроет WebView2 (чьи страницы работают в собственных процессах WebView2), вместе с тем, что он кэширует намеренно (декодированные изображения, не более 128 МБ; документы страницы Text View).

#Размер приложения

Hello world-приложения, созданные nsh init с каждым шаблоном, в том виде, в каком nsh package --target windows собирает их для x86_64 (раннеры на Rust с оптимизацией на этапе компоновки и удалением символов, как на Linux). Исполняемый файл — это <Name>.exe приложения; zip — это .zip, записанный рядом с его каталогом:

Чем обусловлены эти цифры:

• Кадры только при изменениях и рисуются только там, где изменилось: тикер, синхронизированный с композитором, работает, пока идёт нативная анимация, переход или callback кадра. Кадр рисует области изменившихся представлений (где они были и где находятся), поверх пикселей, которые хранит окно, и передаёт композитору только их (Stocks: ~34 представления за кадр).
• Canvas записывают свою анимированную часть: рисунок записывается как списки команд Direct2D, векторный и чёткий при любом масштабе. Когда анимированное значение меняется, заново записываются только операции, начиная с первой, которая читает анимированное значение; то, что идёт до неё, сохраняется (Stocks: ~26 мс записи в секунду для 22 пульсирующих спарклайнов и графика).
• Рисуется только то, что видно: дочерние элементы scroll view или clipping view, находящиеся вне поля зрения, исключаются из кадра, а представления без собственного содержимого рисуют только фон и границу.

#iOS (UIKit)

Измерения проведены в симуляторе iOS (iPhone 18 Pro Max, на MacBook Pro выше), релизные сборки, с тем же туром (perf.py --target ios: nsh test --target ios --fps, касания пальца в том виде, в каком их получает UIKit). Симулятор выводит изображение с частотой 60 Гц; на iPhone с экраном ProMotion display link в NSH работают на частоте экрана 120 Гц (приложения, которые nsh package собирает, и хост разработки запрашивают её через CADisableMinimumFrameDurationOnPhone). Фазы — это tick (нативные анимации), drain (применение пакетов движка) и scroll (то, что следует за scroll view: списки, sticky-ячейки, привязанные значения).

FPS — это частота, пока что-то движется, как и выше: при 60 Гц симулятора каждый кадр приходит через одно обновление после предыдущего. Каждая страница, на которой ничего не движется, не рисует кадров и в покое использует 1–2% CPU. Процесс занимает 40 МБ на домашней странице галереи и ~180 МБ после всего тура (намеренно кэшируемые изображения, документы страницы Text View).

На iPhone 17 Pro (ProMotion, 120 Гц), с хостом разработки и одним демо на экране, анимированные страницы рисуют кадр при каждом обновлении:

Stocks выполняет коммиты 20 раз в секунду (тик каждые 50 мс), каждый — за 1,5 мс в JS и 1,4 мс в ядре в потоке движка (p95 — 2,2 и 2,0 мс), который занят 4–6% времени.

#Измерение приложения

Чтобы измерить приложение так же, запустите его тесты или шаги с помощью --fps и -v на --target linux, macos, windows или ios:

cargo build --release -p nsh-cli
python3 examples/gallery/tools/perf.py --target macos --only Stocks,Canvas   # the gallery, page by page
echo 'await app.wait(5000)' | nsh -v test App.tsx --target linux --fps        # any app