QNX/UNIX: Анатомия параллелизма - Цилюрик Олег Иванович

Соображения производительности

Ранее мы производили оценку затрат производительности процессора на переключение между контекстами для процессов и для потоков (тестовые задачи, которые мы по их структуре именовали как «симметричные»). Проделаем теперь то же самое, но синхронизацию процессов выполним посылкой и приемом сигнала (переключение контекстов будет происходить именно на операторе pause()— переходе к приему сигнала) ( файл p6s.cc):

Затраты на переключение процессов посылкой сигналов

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <inttypes.h>

#include <iostream.h>

#include <unistd.h>

#include <sched.h>

#include <sys/neutrino.h>

// "пустые" обработчики сигналов

static void nhand(int signo) {}

static void qhand(int signo, siginfo_t* info, void* context) {}

int main(int argc, char *argv[]) {

 unsigned long N = 1000;

 bool que = false;

 int opt, val;

 while ((opt = getopt(argc, argv, "n:q")) != -1) {

  switch(opt) {

  case 'n':

   if (sscanf(optarg, "%i", &val) != 1)

    cout << "parse command line error" << endl, exit(EXIT_FAILURE);

   if (val > 0) N = val;

   break;

  // ключ q определяет схему обработки сигнала

  case 'q':

   que = true;

   break;

  default:

   exit(EXIT_FAILURE);

  }

 }

 // установка сигнальных обработчиков

 sigset_t sig;

 sigemptyset(&sig);

 sigaddset(&sig, SIGUSR1);

 sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &sig, NULL);

 struct sigaction act;

 act.sa_mask = sig;

 act.sa_sigaction = qhand;

 act.sa_handler = nhand;

 act.sa_flags = que ? SA_SIGINFO : 0;

 if (sigaction(SIGUSR1, &act, NULL) < 0)

  cout << "set signal handler" << endl, exit(EXIT_FAILURE);

 pid_t pid = fork();

 if (pid == -1)

  cout << "fork error" << endl, exit(EXIT_FAILURE);

 // кому отправлять сигнал?

 pid_t did = (pid == 0 ? getppid() : pid);

 unsigned long i = 0;

 uint64_t t = ClockCycles();

 while (true) {

  kill(did, SIGUSR1);

  if (++i == N) break;

  pause();

 }

 t = ClockCycles() - t;

 cout << getpid() << " -> " << did << "t: cycles - " << t <<

  "; on signal - " << (t / N) / 2 << endl;

exit(EXIT_SUCCESS);

}

Этим приложением мы можем тестировать и традиционную схему обработки сигналов (модель надежных сигналов), и схему обработки с очередью поступления сигналов (модель сигналов реального времени), когда при старте программы указан ключ -q. Посмотрим на результаты тестовых запусков:

# nice -n-19 p6s -n1000

2904115 -> 2912308 : cycles - 5792027; on signal - 2896

2912308 -> 2904115 : cycles - 5828952; on signal — 2914

# nice -n-19 p6s -n10000

2920499 -> 2928692 : cycles - 57522753, on signal - 2876

2928692 -> 2920499 : cycles - 57530378; on signal - 2876

# nice -n-19 p6s -n100000

2936883 -> 2945076 : cycles - 573730469; on signal - 2868

2945076 -> 2936883 : cycles - 573738122; on signal - 2868

# nice -n-19 p6s -n1000000

2953267 -> 2961460 : cycles - 5747418203, on signal - 2873

2961460 -> 2953267 : cycles - 5747425310; on signal - 2873

Вспомним, что при изучении тестов простого переключения процессов (см. в главе 2) мы получали цифру порядка 600 процессорных циклов на переключение. Сейчас у нас затраты заметно больше: порядка 2850 циклов, из которых «лишние» 2250 — это не что иное, как затраты на посылку и прием сигнала, возбуждение функции обработчика и ее завершение (разделить их по компонентам мы не можем). Это и может служить ориентировочной оценкой трудоемкости обмена сигналами.

Проделаем то же самое, но уже при обработке сигналов в порядке очереди их поступления:

# nice -n-19 p6s -n1000 -q

2838579 -> 2846772 : cycles - 5772106; on signal - 2886

2846772 -> 2838579 : cycles - 5782138; on signal - 2891