"plugin-hostd en una Raspberry Pi 5: què s'ha mesurat i com"

Les xifres d'aquestes execucions també són a la pàgina dels bancs de proves, fila per fila.

L'aparell i el mètode

Una Raspberry Pi 5 (Cortex-A76, 4 nuclis, 4 GB) amb ZynthianOS Vangelis (Debian 13, arm64), nucli 6.18 (no PREEMPT_RT), amb els paquets que instal·la una Zynthian amb el canal d'OpenMixer.
JACK 1.9.22 amb el controlador ALSA d'una RME Babyface Pro, amb prioritat de temps real 70, el governador de la CPU a performance i els serveis del mateix Zynthian aturats durant l'execució i restablerts després. La càrrega DSP i els xruns són els del servidor JACK: tot s'ha llegit digitalment, al servidor i als seus ports; res d'aquí no afirma res sobre l'àudio analògic.
Cada fila és la mediana de tres repeticions de 10 s, amb la repetició més baixa i la més alta a la pàgina dels bancs de proves. DSP és la càrrega DSP de JACK; PSS és la memòria proporcional dels processos de l'amfitrió, que reparteix les biblioteques, de manera que és la memòria que l'aparell gasta de debò.
Els amfitrions els ha governat directament el banc de proves de plugin-hostd, no el motor de Zynthian ni MOD-UI.
Una fila amb repeticions massa disperses a l'execució compartida s'ha tornat a executar sola; la xifra que es dona és la de la fila sola.

Els amfitrions:

amfitrió	què corre
plugin-hostd, afegits en una sola cadena	el dimoni i un worker per a tota la cadena, un client JACK
plugin-hostd, cadena declarada de cop	la mateixa cadena, engegada amb tota la llista
plugin-hostd, un worker per plugin	el dimoni i un worker per plugin, un client JACK cadascun
omx-clap-host, un sol procés	un procés d'omx-clap-host per a tots els plugins
mod-host	un procés de mod-host per a tots els plugins, un client JACK cadascun (versions LV2)
jalv	un procés de jalv per plugin (versions LV2)

Els conjunts de plugins: omx comp, delay i drive per torns, 3, 8 i 16, en les versions CLAP on l'amfitrió fa córrer CLAP i en les versions LV2 a mod-host i jalv; el mateix amb Calf Compressor (LV2) als torns, 8 i 16; i un Pianoteq 9 tocant acords de cinc notes.

48 kHz

16 plugins (omx comp, delay i drive), 3 períodes, el paràmetre del mateix Zynthian. Càrrega DSP, xruns quan una repetició en va tenir i PSS:

mostres	plugin-hostd, afegits en una sola cadena	omx-clap-host	mod-host	plugin-hostd, un worker per plugin	jalv
128	6,75 %	9,36 %	8,86 %	10,88 %	11,40 %
256	6,35 %	7,75 %	7,38 %	8,63 %	8,49 %
PSS	54 a 55 MB	53 MB	99 MB	143 MB	690 MB

La cadena declarada de cop dona el mateix que la cadena on s'afegeixen (6,75 i 6,38 %). Amb 3 plugins tots els amfitrions donen entre un 1,5 i un 1,7 % a 256 mostres: la diferència es veu a partir de 8 plugins o a 128 mostres.

El conjunt amb Calf Compressor, 16 plugins, a cada paràmetre que ha fet córrer el banc de proves (càrrega DSP):

mostres, períodes	cadena de plugin-hostd	omx-clap-host	mod-host	plugin-hostd, un worker per plugin	jalv
128, 2	6,83 %	10,06 %	9,40 %	11,31 %	12,97 %, 38 xruns
128, 3	7,00 %	9,65 %	9,24 %	11,80 %	12,34 %, 32 xruns
256, 2	6,46 %	8,43 %	8,21 %	12,52 %	9,44 %
256, 3	7,79 %	7,73 %	7,66 %	9,14 %	8,80 %

A 128 mostres la cadena fa córrer 16 plugins amb 0,7 de la càrrega d'omx-clap-host o de mod-host i més o menys la meitat de la de jalv; jalv és l'únic amfitrió amb xruns. A 256 mostres amb 3 períodes totes les formes d'un sol procés donen el mateix; la xifra de la cadena en aquest cas té la dispersió més gran de la taula (de 7,47 a 8,16 %) i no s'ha tornat a executar sola, de manera que no es llegeix com un cost del tercer període. omx-clap-host i mod-host queden a menys de 0,7 punts l'un de l'altre a cada paràmetre: l'adaptador LV2 no és el camí més lent.

Pianoteq 9, una instància, a 256 mostres i 3 períodes: 13,60 % a omx-clap-host, 13,64 % a plugin-hostd, 13,40 % a mod-host i 14,70 % a jalv. La feina la fan els fils del mateix instrument, de manera que l'amfitrió hi compta poc; el seu PSS és de 250 MB a plugin-hostd, 288 MB a mod-host i 279 MB a jalv.

96 kHz

Les mateixes files a 96000 Hz, 3 períodes. A 96 kHz un període de 256 mostres dura 2,67 ms i un de 128 mostres 1,33 ms. Càrrega DSP, amb la mediana dels xruns quan una repetició en va tenir:

conjunt, mostres	plugin-hostd, afegits en una sola cadena	omx-clap-host	mod-host	plugin-hostd, un worker per plugin	jalv
16 plugins omx, 128	15,46 %, 1 xrun	18,18 %	19,93 %, 9 xruns	21,19 %, 26 xruns	31,12 %, 183 xruns
16 plugins omx, 256	12,66 %	15,43 %	14,60 %, 8 xruns	16,85 %	18,16 %, 52 xruns
16 amb Calf, 128	13,61 %, 8 xruns	18,85 %, 4 xruns	21,88 %, 43 xruns	21,96 %	23,61 %
Pianoteq 9, 128		20,71 %, 7 xruns	21,85 %, 4 xruns	20,63 %, 3 xruns	23,24 %, 10 xruns
Pianoteq 9, 256		20,66 %, 3 xruns	20,94 %, 1 xrun	20,24 %, 5 xruns	20,38 %, 3 xruns

Pianoteq és un sol instrument i no té cadena. La cadena declarada de cop dona un 13,2 % (16 plugins omx, 128) i un 12,64 % (256).

El doble de freqüència, més o menys el doble de càrrega: els conjunts d'efectes donen entre 1,8 i 2,1 vegades la xifra de 48 kHz a tots els amfitrions. Pianoteq costa entre 1,4 i 1,6 vegades, perquè part de la seva feina no creix amb la freqüència.
L'ordre dels amfitrions no canvia: la cadena és la més baixa a cada mida.
A 96 kHz tornen els xruns on a 48 kHz no n'hi havia. La cadena es manté entre 0 i 8; jalv en té més que ningú.
A 96 kHz, 128 mostres no són el límit: sense cap plugin, omx-clap-host, plugin-hostd i mod-host hi van córrer sense xruns (jalv no té amfitrió sense plugin).
2 períodes contra 3 a 256 mostres: el mateix per als conjunts d'efectes, però Pianoteq i els 16 plugins omx donen més càrrega amb 2 a omx-clap-host i a mod-host. A 96 kHz val la pena mantenir el tercer període, com el té Zynthian.
La memòria no depèn de la freqüència: el PSS de cada amfitrió queda a menys d'1 MB de la xifra de 48 kHz.
Dues files van fallar perquè el servidor JACK no va respondre en 10 s en una repetició: mod-host amb 16 plugins (el conjunt amb Calf) a 256 mostres i jalv amb 8 plugins omx a 128. Cap amfitrió no va refusar cap plugin.

Algunes files de 96 kHz tenen una dispersió gran i no es llegeixen soles: jalv amb 16 plugins omx a 128 mostres (de 22,96 a 31,52 %), omx-clap-host amb el conjunt amb Calf a 256 mostres i tres files amb 2 períodes.

Amb càrrega

La càrrega del banc de proves és un bucle ocupat a cada nucli que pot fer servir l'amfitrió més 256 MiB de memòria que es van tocant. 16 plugins amb Calf a 48 kHz, 256 mostres, 3 períodes: la cadena dona entre un 6,68 i un 6,76 %, els amfitrions d'un sol procés pugen fins a 0,4 punts (omx-clap-host 8,14 %, mod-host 7,87 %, jalv 8,82 %) i un worker per plugin, 17 processos, és el que té xruns (10,13 %, 30). Passa el mateix amb 16 plugins omx a 128 mostres: la cadena un 6,94 % amb càrrega contra un 6,75 % sense, un worker per plugin 90 xruns. A 96 kHz totes les formes tenen xruns amb aquesta càrrega, la cadena menys que les altres (d'1 a 9) junt amb jalv (0, amb 690 MB per als seus 16 processos).

El límit a 48 kHz

A 48 kHz, 64 mostres tenen xruns a omx-clap-host, plugin-hostd i mod-host sense cap plugin carregat, amb prioritat de JACK 70 i amb la de sèrie de JACK, 10: és el límit de l'aparell i no d'un amfitrió: cap fila no diu que un amfitrió estigui net a 64. La prioritat 70 ajuda els amfitrions que fan la feina en un sol procés: mod-host amb 16 plugins un 12,0 % amb prioritat 70 contra un 14,8 % amb 10.

Temps d'addició

16 plugins omx a 48 kHz i 128 mostres, amb l'amfitrió en marxa, tots els plugins afegits fins que l'últim sona:

plugin-hostd, afegits en una sola cadena	plugin-hostd, cadena declarada de cop	omx-clap-host	mod-host	plugin-hostd, un worker per plugin	jalv
80 ms	2,034 s	397 ms	364 ms	640 ms	13,8 s

Afegir a una cadena que ja corre és el camí ràpid. Una cadena declarada de cop engega el worker amb tota la llista, cosa que triga més; jalv engega un procés i un client JACK per plugin.

De les execucions anteriors

Aquestes seccions vénen d'execucions amb plugin-hostd 0.15.9 i omx-clap-core 0.26.4 amb el controlador dummy de JACK a 48000 Hz i 256 mostres, contra la compilació de mod-host del mateix Zynthian, tret que una secció digui altres versions. Encara no s'han repetit amb la interfície d'àudio. jalv hi surt on es va mesurar; les taules anteriors de mod-host i omx-clap-host no l'incloïen.

Temps d'addició, en fred i en calent

En fred: s'engega l'amfitrió i s'hi afegeixen tots els plugins del conjunt, fins que corre l'últim; la mediana de tres. mod-host explora tot el món LV2 (1336 plugins en aquest aparell) abans de respondre i aquesta arrencada, de 800 a 945 ms, forma part del seu temps.

conjunt	plugin-hostd, a una cadena	plugin-hostd, un worker cadascun	omx-clap-host	mod-host
24 plugins, versions LV2	549 ms	1976 ms	948 ms	1459 ms
24 plugins, versions CLAP (Calf LV2)	440 ms		848 ms
deu plugins LV2 de tercers	255 ms	497 ms	458 ms	1044 ms

En calent: cadenes de 2, 4 i 7 d'omx comp, delay i drive, versions LV2, amb l'amfitrió ja en marxa.

plugins	mod-host	plugin-hostd, a una cadena	omx-clap-host	plugin-hostd, un worker cadascun
2	44,8 ms	55,9 ms	72,4 ms	79,5 ms
4	98 ms	73 ms	137 ms	154 ms
7	189 ms	96 ms	234 ms	272 ms

mod-host és el més ràpid per afegir dos plugins a un amfitrió en marxa; a partir de quatre, ho és la cadena. Un worker propi costa uns 40 ms per plugin: el procés i el seu client JACK.

Instruments

Una instància amb 1, 8 i 16 notes premudes; càrrega DSP i PSS:

instrument	plugin-hostd	mod-host
mda Piano	0,6 / 2,0 / 3,5 %, 29 MB	0,6 / 2,0 / 3,5 %, 72 MB
Odin 2	3,6 / 11,8 / 21,3 %, 89 MB	3,8 / 11,7 / 21,0 %, 132 MB
Surge XT (CLAP a plugin-hostd, LV2 a mod-host)	1,8 / 4,2 / 6,9 %, 68 MB	2,0 / 4,1 / 6,9 %, 112 MB

La mateixa càrrega DSP als dos amfitrions i entre 43 i 44 MB menys de memòria a plugin-hostd. ZynAddSubFX i sfizz corren com a programes JACK propis, com els fa córrer Zynthian, sense cap dels dos amfitrions: ZynAddSubFX amb Analog Pad 1 a 0,6 / 1,6 / 2,6 %, 90 MB; sfizz amb el piano Salamander a 0,9 / 2,9 / 5,1 %, de 86 a 119 MB. Cap dels cinc no ofereix un grup de fils. Una repetició d'Odin 2 a plugin-hostd amb una nota va tenir un xrun. Com fan servir els nuclis els instruments és a Instruments en una Pi 5.

On se'n va el temps de la cadena

perf sobre el fil d'àudio del worker, 24 plugins en una sola cadena, mesurat amb versions que porten símbols: els plugins i libm se'n queden entre el 88 i el 92 %. El codi del mateix amfitrió en pren entre un 4 i un 7 %: les còpies de l'adaptador LV2 (1,9 % quan tots els plugins són LV2), les còpies a l'entrada i la sortida de la cadena (prop de l'1 %), la feina de control i d'esdeveniments de l'adaptador (prop de l'1 % en LV2) i les proteccions de l'etapa amb la limitació (prop del 0,5 %). El nucli del sistema i libjack en prenen el 0,5 %, on mod-host, amb la mateixa cadena, hi passa entre el 10 i el 14 % de les seves mostres, repartides entre els seus 24 clients JACK. El símbol més pesant és tanhf a omx-drive, del 14 al 15 %.

Moltes cadenes alhora

Una prova de càrrega anterior, amb plugin-hostd 0.13.1 i el servidor JACK del mateix aparell a 48000 Hz i 256 mostres, va mantenir cadenes de quatre plugins LV2 amb 1, 2, 4, 8 i 16 cadenes, 60 s cada nivell. Amb 16 cadenes, els processos amfitrions feien servir el 70,6 % d'un nucli agrupats (un worker per cadena, 60 plugins), el 100,8 % sols (un worker per plugin) i el 82,3 % amb jalv (64 plugins); la PSS era de 224,2, 359,3 i 2745,6 MB. Agrupats i sols van arribar a 16 cadenes sense cap límit; jalv s'hi va aturar per memòria, amb 2 xruns.

Qualificació a l'aparell (plugin-qualify 0.18.5)

Amb el paquet de registres de qualificació omx-qualification-rpi5-zynthian-vangelis 2026110101: 1602 plugins (1341 LV2, 261 CLAP); 1079 qualificats dins del procés i 306 aïllats; 93 han fallat, 46 s'han penjat i 13 s'han refusat; 27 sense mesura, cadascun amb el seu motiu. Tots els paquets s'instal·len des del canal i dpkg -V no hi troba res canviat; cadascun dels cinc instruments d'abans sona amb les seves notes.

El que encara no s'ha mesurat

Escoltar a través de la interfície d'àudio i mesurar la latència sobre l'àudio per a cada amfitrió: totes les xifres d'aquí s'han llegit digitalment.
Els instruments amb la interfície d'àudio i plugin-hostd 0.18.0; també la fila del grup de fils: Surge XT no declara cap grup de fils, de manera que aquesta fila només pot mostrar que no canvia res; a més, aquesta vegada l'eina del banc de proves no va arribar als seus ports.
La qualificació amb plugin-qualify 0.19.0, que substituirà els comptes d'aquí dalt quan s'hagi fet.
El cost per bloc de cada plugin al quàntum del mateix Zynthian (128 i 256 mostres): la sonda de qualificació només cronometra blocs de 512 mostres.
L'estimació de cost que un editor de cadenes demanaria al dimoni abans d'inserir un plugin.