UNIX: взаимодействие процессов

Рис. А.2. Полоса пропускания для различных средств передачи сообщений (Digital Unix 4.0B)

Таблица А.З. Полоса пропускания для различных типов сообщения в Digital Unix 4.0B (Мбайт/с)

Размер сообщения	Канал	Очередь сообщений Posix	Очередь сообщений System V	Sun RPC TCP	Sun RPC UDP	Сокет TCP	Доменный сокет
1024	9,9	1,8	12,7	0,6	0,6
2048	15,2	3,5	15,0	0,8	1,0
4096	17,1	5,9	21,1	1,3	1,8
8192	16,5	8,6	17,1	1,8	2,5
16384	17,3	11,7	17,3	2,3
32768	15,9	14,0		2,6
65536	14,2	9,4		2,8		4,6	18,0

Результаты синхронизации потоков

В табл. А.4 приведены значения времени, нужного одному или нескольким потокам для увеличения счетчика в разделяемой памяти с использованием различных средств синхронизации в Solaris 2.6, а на рис. А.3 показан график этих значений. Каждый поток увеличивает значение счетчика 1000000 раз, а количество потоков меняется от 1 до 5. В табл. А.5 приведены эти же значения для Digital Unix 4.0В, а на рис. А.4 — график этих значений. 

Рис. А.З. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти (Solaris 2.6)

Мы увеличиваем количество потоков, чтобы проверить правильность кода. Кроме того, при добавлении потоков время работы программы может начать расти нелинейно. Блокировка fcntl может использоваться только одним потоком, поскольку эта форма синхронизации предназначена только для использования между несколькими процессами, а не потоками одного процесса. 

В Digital Unix 4.0B значения для семафоров Posix оказываются непомерно большими, если работает более одного потока, что указывает на наличие какой-то аномалии. На графике мы эти значения не приводим.

ПРИМЕЧАНИЕ

Одна из возможных причин этой аномалии заключается в том, что в этой программе синхронизация проверяется неправильно. В данном случае потоки не делают ничего полезного, и все время уходит на синхронизацию. Поскольку потоки создаются с внутрипроцессной конкуренцией, при потере управления потоком блокировка сохраняется, поэтому поток, получающий управление, выполняться дальше не может. 

Рис.А.4. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти (Digital Unix 4.0B)

Таблица А.4. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти для Solaris 2.6 (в секундах)

Кол-во потоков	Взаимное исключение Posix	Блокировка чтения-записи	Семафор Posix в памяти	Именованный семафор Posix	Семафор System V	Семафор System V с UNDO	Блокировка записей fcntl
1	0,7	2,0	4,5	15,4	16,3	21,1	89,4
2	1,5	5,4	9,0	31,1	31,5	37,5
3	2,2	7,5	14,4	46,5	48,3	57,7
4	2,9	13,7	18,2	62,5	65,8	75,8
5	3,7	19,7	22,8	76,8	81,8	90,0

Таблица А.5. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти в Digital Unix 4.0B (в секундах) 

Кол-во потоков	Взаимное исключение Posix	Блокировка чтения-записи	Семафор Posix в памяти	Именованный семафор Posix	Семафор System V	Семафор System V с UNDO	Блокировка записей fcntl
1	2,9	12,9	13,2	14,2	26,6	46,6	96,4
2	11,4	40,8	742,5	771,6	54,9	93,9
3	28,4	73,2	1080,5	1074,5	84,5	141,9
4	49,3	95,0	1534,1	1502,2	109,9	188,4
5	67,3	126,3	1923,3	1764,1	137,3	233,6

Результаты синхронизации процессов

 В табл. А.4 и А.5 и на соответствующих рисунках были приведены результаты синхронизации потоков одного процесса. Интересно посмотреть, как взаимодействуют разные процессы. В табл. А.6 и на рис. А.5 приведены результаты измерения времени увеличения счетчика несколькими процессами в Solaris 2.6, а в табл. А.7 и на рис. А.6 — в Digital Unix 4.0B. Результаты похожи на полученные для потоков, однако в Solaris 2.6 теперь получаются одинаковые результаты для первых двух типов семафоров. Мы приводим на графике только первое значение для fcntl, поскольку последующие слишком велики. Как отмечалось в разделе 7.2, Digital Unix 4.0B не поддерживает атрибут PTHREAD_PROCESS_SHARED, поэтому мы не можем измерить скорость работы взаимных исключений в этой системе. Для семафоров Posix в Digital Unix 4.0B опять наблюдаются аномалии. 

Рис. А.5. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти (Solaris 2.6)

Рис. А.6. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти 

Таблица А.6. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти для Solaris 2.6 (в секундах) 

Кол-во процессов	Взаимное исключение Posix	Блокировка чтения-записи	Семафор Posix в памяти	Именованный семафор Posix	Семафор System V	Семафор System V с UNDO	Блокировка записей fcntl
1	0,8	1,6	13,6	14,3	17,3	22,1	90,7
2	1,6	3,9	29,2	29,2	34,9	41,6	244,5
3	2,3	6,4	41,6	42,9	54,0	60,1	376,4
4	3,1	12,2	57,3	58,8	72,4	81,9	558,0
5	4,0	20,4	70,4	73,5	87,8	102,6	764,0

Таблица А.7. Время увеличения счетчика в разделяемой памяти для Digital Unix 4.0B (в секундах)

Количество процессов	Семафор Posix в памяти	Именованный семафор Posix	Семафор System V	Семафор System V с UNDO	Блокировка записей fcntl
1	12,8	12,5	30,1	49,0	98,1
2	664,8	659,2	58,6	95,7	477,1
3	1236,1	1269,8	96,4	146,2	1785,2
4	1772,9	1804,1	120,3	197,0	2582,8
5	2179,9	2196,8	147,7	250,9	3419,2

А.З. Измерение полосы пропускания: программы

В этом разделе приведены тексты трех программ, измеряющих полосу пропускания каналов, очередей сообщений Posix и System V. Результаты работы этих программ приведены в табл. А.2 и А.З.

Измерение полосы пропускания канала

На рис. А.7 приведена схема описываемой программы.

Рис. А.7. Схема программы измерения полосы пропускания канала