原子操作的一段代码学到的知识

本实例是我在学习原子操作看到一段很有趣的程序，包含的知识很多。

首先上程序：

// test_atomic.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sched.h>
#include <linux/unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <errno.h>
#include<linux/types.h>
#include<time.h>
#include <sys/time.h>
#define INC_TO 1000000 // one million...
__u64 rdtsc()
{
	__u32 lo,hi;
	__asm__ __volatile__
		(
		"rdtsc":"=a"(lo),"=d"(hi)
		);
	return (__u64)hi<<32|lo;
}

int global_int = 0;
pthread_mutex_t count_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pid_t gettid( void )
{
	return syscall( __NR_gettid );
}
void *thread_routine( void *arg )
{
	int i;
	int proc_num = (int)(long)arg;
	__u64 begin, end;
	struct timeval tv_begin,tv_end;
	__u64 timeinterval;
	cpu_set_t set;
	CPU_ZERO( &set );
	CPU_SET( proc_num, &set );
	if (sched_setaffinity( gettid(), sizeof( cpu_set_t ), &set ))
	{
		perror( "sched_setaffinity" );
		return NULL;
	}
	begin = rdtsc();
	gettimeofday(&tv_begin,NULL);
	for (i = 0; i < INC_TO; i++)
	{
		//     global_int++;
		__sync_fetch_and_add( &global_int, 1 );
	}
	gettimeofday(&tv_end,NULL);
	end = rdtsc();
	timeinterval =(tv_end.tv_sec - tv_begin.tv_sec)*1000000+(tv_end.tv_usec - tv_begin.tv_usec);
	fprintf(stderr,"proc_num :%d,__sync_fetch_and_add cost %llu CPU cycle,cost %llu us\n",  proc_num,end-begin,timeinterval);
	return NULL;
}

void *thread_routine2( void *arg )
{
	int i;
	int proc_num = (int)(long)arg;
	__u64 begin, end;
	struct timeval tv_begin,tv_end;
	__u64 timeinterval;
	cpu_set_t set;
	CPU_ZERO( &set );
	CPU_SET( proc_num, &set );
	if (sched_setaffinity( gettid(), sizeof( cpu_set_t ), &set ))
	{
		perror( "sched_setaffinity" );
		return NULL;
	}

	begin = rdtsc();
	gettimeofday(&tv_begin,NULL);
	for(i = 0;i<INC_TO;i++)
	{
		pthread_mutex_lock(&count_lock);
		global_int++;
		pthread_mutex_unlock(&count_lock);
	}
	gettimeofday(&tv_end,NULL);
	end = rdtsc();

	timeinterval =(tv_end.tv_sec - tv_begin.tv_sec)*1000000                   +(tv_end.tv_usec - tv_begin.tv_usec);
	fprintf(stderr,"proc_num :%d,pthread lock cost %llu CPU                    cycle,cost %llu us\n",proc_num,end-begin                    ,timeinterval);

	return NULL;
}
int main()
{
	int procs = 0;
	int i;
	pthread_t *thrs;
	// Getting number of CPUs
	procs = (int)sysconf( _SC_NPROCESSORS_ONLN );
	if (procs < 0)
	{
		perror( "sysconf" );
		return -1;
	}
	thrs =(pthread_t *) malloc( sizeof( pthread_t ) * procs );
	if (thrs == NULL)
	{
		perror( "malloc" );
		return -1;
	}
	printf( "Starting %d threads...\n", procs );
	for (i = 0; i < procs; i++)
	{
		if (pthread_create( &thrs[i], NULL, thread_routine2,
			(void *)(long)i ))
		{
			perror( "pthread_create" );
			procs = i;
			break;
		}
	}
	for (i = 0; i < procs; i++)
		pthread_join( thrs[i], NULL );
	free( thrs );
	printf( "After doing all the math, global_int value is:              %d\n", global_int );
	printf( "Expected value is: %d\n", INC_TO * procs );
	return 0;
}

该段程序主要是了测试互斥量和原子操作对全局变量的自增，对系统性能的影响。

指标：通过cpu操作计数和时间

[root@10-4-23-15 wcl]# ./test_atomic 
Starting 2 threads...
proc_num :1,__sync_fetch_and_add cost             184322840 CPU cycle,cost 70891 us
proc_num :0,__sync_fetch_and_add cost             198164962 CPU cycle,cost 76216 us
After doing all the math, global_int value is:              2000000
Expected value is: 2000000

2、操作完对全局的自增后，所需要的时间

对全局操作，一个cpu内核，绑定一个线程，对全局变量操作。

其中一个方法使用

__sync_fetch_and_add的原子操作，两一个使用的是互斥变量进行全局家。

cpu_set_t set;
	CPU_ZERO( &set );
	CPU_SET( proc_num, &set );

设置线程的cpu掩码。将线程一一对应到cpu的核数上，

sched_setaffinity

是线程贴合到具体cpu核上。

如何获取cpu核心数：

procs = (int)sysconf( _SC_NPROCESSORS_ONLN );

几个cpu核启动几个线程。并一一对应绑定。

获取线程ID：

syscall( __NR_gettid );

所以，最终sched_setaffinity 绑定到具体线程上。

测试结果：

[root@10-4-23-15 wcl]# ./test_atomic 
Starting 2 threads...
proc_num :1,__sync_fetch_and_add cost             184322840 CPU cycle,cost 70891 us
proc_num :0,__sync_fetch_and_add cost             198164962 CPU cycle,cost 76216 us
After doing all the math, global_int value is:              2000000
Expected value is: 2000000

[root@10-4-23-15 wcl]# ./test_atomic 
Starting 2 threads...
proc_num :0,pthread lock cost 492937699 CPU                    cycle,cost 189598 us
proc_num :1,pthread lock cost 494258362 CPU                    cycle,cost 190106 us
After doing all the math, global_int value is:              2000000
Expected value is: 2000000

通过测试结果，我们可以看到，互斥量消耗的性能是原子操作的三四倍左右。

更多文章，请访问：http://blog.csdn.net/wallwind

原子操作的一段代码学到的知识

猜你喜欢