Sway状态栏Python与Rust版本性能异常及轻量应用测量方法咨询

我为Sway WM（https://swaywm.org）编写了一款状态栏，基本功能是每秒打印系统负载、CPU使用率、内存使用率、时间等信息。
该项目（https://gitlab.com/Yellowhat/statusbar）的初衷是学习CI/CD及高干扰环境下的性能测量方法。
项目最初完全用python编写，后来我又用rust实现了功能完全一致的版本（https://gitlab.com/Yellowhat/statusbar/-/tree/master/tools/rust），两个版本输出的信息完全相同。

通过简化版cachegrind统计每秒执行的指令数I refs结果如下：

• python版本：约80万条
• rust版本：约3.5万条

按该结果我原本认为rust版本远轻于python版本。
由于状态栏会随系统持续运行，我希望明确其对系统的影响，因此编写了如下python脚本，在系统idle状态（1小时不操作电脑，亮度100%）下监控系统状态：

from time import sleep

while True:
    stat = open("/proc/stat").readlines()[0].split()[1:8]
    power = float(open("/sys/class/power_supply/BAT0/power_now").read().strip()) / 10**6
    print(f"{stat},{power}")
    sleep(1)

• /proc/stat返回CPU在不同状态下消耗的时间（jiffies），各字段含义：
  • user：用户态下普通进程的执行时间
  • nice：用户态下调整过nice值的进程执行时间
  • system：内核态进程执行时间
  • idle：空闲时间
  • iowait：等待I/O完成的时间
  • irq：处理硬中断的时间
  • softirq：处理软中断的时间
• /sys/class/power_supply/BAT0/power_now返回电池的实时输出功率（单位微瓦）

我对比了4种测试场景：

1. tty：开机后直接在tty中运行监控脚本
2. sway：开机后启动无状态栏的sway，打开终端运行监控脚本
3. sway barpy：开机后启动搭载python版状态栏的sway，打开终端运行监控脚本
4. sway barrs：开机后启动搭载rust版状态栏的sway，打开终端运行监控脚本

下图展示了4种场景下SUM(user_t, nice_t, system_t, iowait_t, irq_t, softirq_t) - SUM(user_t0, nice_t0, system_t0, iowait_t0, irq_t0, softirq_t0)（即所有CPU非空闲时间累计值减去测试初始值）随时间的变化趋势：

结果显示tty场景非空闲时间最低，其次是无状态栏的sway场景，但出人意料的是rust版状态栏的非空闲时间远高于python版本。
下图展示了4种场景下功耗随时间的变化趋势：

结果显示tty场景功耗最低，其次是无状态栏的sway场景，rust版功耗略高于后者，python版功耗最高，符合我的预期。
第一张CPU时间图的结果说明该场景下rust版本并不比python版本更轻量。
请问是否有更可靠的方法测量应用的轻量程度？我是否对/proc/stat的内容存在误解？

下图展示了python和rust版本的user_t - user_t0、nice_t - nice_t0、system_t - system_t0随时间的变化趋势：

两者的user态时间相近，但rust版本的system和nice态时间远高于python版本。

按照Peter Cordes的建议我执行了如下命令：

perf stat -a -d -e cpu-cycles,cycles,cycles:u,instructions,instructions:u -r 10 <binary>

结果汇总如下表：

扣除测试初始值（时长=0时的数值）并除以测试时长后，结果如下：

结果再次显示rust版本每秒消耗的CPU周期和执行的指令数均高于python版本。

$ valgrind \
    --tool=cachegrind \
    --cachegrind-out-file=/dev/null \
    --trace-children=yes \
    --I1=32768,8,64 \
    --D1=32768,8,64 \
    --LL=8388608,16,64 \
    --cache-sim=yes \
    --branch-sim=yes \
    <binary>

运行120秒后的结果如下：

• python版本：

I   refs:      328,117,776
I1  misses:      5,268,249
LLi misses:         15,274
I1  miss rate:        1.61%
LLi miss rate:        0.00%

D   refs:      135,851,173  (95,116,936 rd   + 40,734,237 wr)
D1  misses:      4,717,331  ( 4,145,263 rd   +    572,068 wr)
LLd misses:        167,298  (    57,266 rd   +    110,032 wr)
D1  miss rate:         3.5% (       4.4%     +        1.4%  )
LLd miss rate:         0.1% (       0.1%     +        0.3%  )

LL refs:         9,985,580  ( 9,413,512 rd   +    572,068 wr)
LL misses:         182,572  (    72,540 rd   +    110,032 wr)
LL miss rate:          0.0% (       0.0%     +        0.3%  )

Branches:       60,115,083  (56,103,351 cond +  4,011,732 ind)
Mispredicts:     5,661,255  ( 4,245,148 cond +  1,416,107 ind)
Mispred rate:          9.4% (       7.6%     +       35.3%   )

• rust版本：

I   refs:      100,950,027
I1  misses:        351,835
LLi misses:          5,859
I1  miss rate:        0.35%
LLi miss rate:        0.01%

D   refs:       44,227,512  (24,903,985 rd   + 19,323,527 wr)
D1  misses:        670,307  (   341,521 rd   +    328,786 wr)
LLd misses:         34,962  (    20,657 rd   +     14,305 wr)
D1  miss rate:         1.5% (       1.4%     +        1.7%  )
LLd miss rate:         0.1% (       0.1%     +        0.1%  )

LL refs:         1,022,142  (   693,356 rd   +    328,786 wr)
LL misses:          40,821  (    26,516 rd   +     14,305 wr)
LL miss rate:          0.0% (       0.0%     +        0.1%  )

Branches:       19,868,173  (18,608,630 cond +  1,259,543 ind)
Mispredicts:     1,289,209  (   771,555 cond +    517,654 ind)
Mispred rate:          6.5% (       4.1%     +       41.1%   )

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yellowhat