Книга: UNIX: взаимодействие процессов

Измерение полосы пропускания канала

Измерение полосы пропускания канала

На рис. А.7 приведена схема описываемой программы.

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

В листинге А.1 приведен текст первой половины программы bw_pipe, измеряющей полосу пропускания канала.

//bench/bw_pipe.c
1  #include "unpipc.h"
2  void reader(int, int, int);
3  void writer(int, int);
4  void *buf;
5  int totalnbytes, xfersize;
6  int
7  main(int argc, char **argv)
8  {
9   int i, nLoop, contpipe[2], datapipe[2];
10  pid_t childpid;
11  if (argc != 4)
12   err_quit("usage: bw_pipe <#loops> <#mbytes> <#bytes/write>");
13  nloop = atoi(argv[1]);
14  totalnbytes = atoi(argv[2]) * 1024 * 1024;
15  xfersize = atoi(argv[3]);
16  buf = Valloc(xfersize);
17  Touch(buf, xfersize);
18  Pipe(contpipe);
19  Pipe(datapipe);
20  if ((childpid = Fork()) == 0) {
21   writer(contpipe[0], datapipe[1]); /* child */
22   exit(0);
23  }
24  /* 4parent */
25  Start_time();
26  for (i = 0; i < nloop; i++)
27   reader(contpipe[1], datapipe[0], totalnbytes);
28  printf("bandwidth: %.3f MB/secn",
29   totalnbytes / Stop_time() * nloop);
30  kill(childpid, SIGTERM);
31  exit(0);
32 }

11-15 Аргументы командной строки задают количество повторов (обычно 5), количество передаваемых мегабайтов (если указать 10, будет передано 10?1024?1024 байт) и количество байтов для каждой операции read и write (которое может принимать значения от 1024 до 65536 в наших измерениях).

16-17 Вызов valloc аналогичен malloc, но выделяемая память начинается с границы страницы памяти. Функция touch (листинг А.3) помещает 1 байт данных в каждую страницу буфера, заставляя ядро считать в память все страницы данного буфера. Мы всегда выполняем это перед проведением измерений.

18-19 Создаются два канала: contpipe[0] и contpipe[1] используются для синхронизации процессов перед началом передачи, a datapipe[0] и datapipe[1] используются для передачи самих данных.

20-31 Создается дочерний процесс, вызывающий функцию writer, а родительский процесс в это время вызывает функцию reader. Функция reader вызывается nlоор раз. Функция start_time вызывается непосредственно перед началом цикла, a stop_time — сразу после его окончания. Эти функции даны в листинге А.З. Полоса пропускания представляет собой количество байтов, переданных за все проходы цикла, поделенное на время, затраченное на передачу (stop_time возвращает количество микросекунд, прошедшее с момент запуска start_time). Затем дочерний процесс завершается сигналом SIGTERM и программа завершает свою работу. Вторая половина программы приведена в листинге А.2. Она состоит из функций reader и writer.

//bench/bw_pipe.cvoid
33 void
34 writer(int contfd, int datafd)
35 {
36  int ntowrite;
37  for(;;) {
38   Read(contfd, &ntowrite, sizeof(ntowrite));
39   while (ntowrite > 0) {
40    Write(datafd, buf, xfersize);
41    ntowrite –= xfersize;
42   }
43  }
44 }
45 void
46 reader(int contfd, int datafd, int nbytes)
47 {
48  ssize_t n;
49  Write(contfd, &nbytes, sizeof(nbytes));
50  while ((nbytes > 0) &&
51   ((n = Read(datafd, buf, xfersize)) > 0)) {
52   nbytes –= n;
53  }
54 }

33-44 Функция writer представляет собой бесконечный цикл, вызываемый дочерним процессом. Он ожидает сообщения родительского процесса о готовности к приему данных, считывая целое число из управляющего канала. Это целое число определяет количество байтов, которое будет записано в канал данных. При получении этого числа дочерний процесс записывает данные в канал, отправляя их родителю. За один вызов write записывается xfersize байтов.

45-54 Эта функция вызывается родительским процессом в цикле. Каждый раз при вызове функции в управляющий канал записывается целое число, указывающее дочернему процессу на необходимость помещения соответствующего количества данных в канал данных. Затем функция вызывает read в цикле до тех пор, пока не будут приняты все данные.

Текст функций start_time, stop_time и touch приведен в листинге А.З.

//lib/timing.с
1  #include "unpipc.h"
2  static struct timeval tv_start, tv_stop;
3  int
4  start_time(void)
5  {
6   return(gettimeofday(&tv_start, NULL));
7  }
8  double
9  stop_time(void)
10 {
11  double clockus;
12  if (gettimeofday(&tv_stop, NULL) == –1)
13   return(0.0);
14  tv_sub(&tv_stop, &tv_start);
15  clockus = tv_stop.tv_sec * 1000000.0 + tv_stop.tv_usec;
16  return(clockus);
17 }
18 int
19 touch(void *vptr, int nbytes)
20 {
21  char *cptr;
22  static int pagesize = 0;
23  if (pagesize == 0) {
24   errno = 0;
25 #ifdef _SC_PAGESIZE
26   if ((pagesize = sysconf(_SC_PAGESIZE)) == –1)
27    return(-1);
28 #else
29   pagesize = getpagesize(); /* BSD */
30 #endif
31  }
32  cptr = vptr;
33  while (nbytes > 0) {
34   *cptr = 1;
35   cptr += pagesize;
36   nbytes –= pagesize;
37  }
38  return(0);
39 }

Текст функции tv_sub приведен в листинге А.4. Она осуществляет вычитание двух структур timeval, сохраняя результат в первой структуре.

//lib/tv_sub.c
1  #include "unpipc.h"
2  void
3  tv_sub(struct timeval *out, struct timeval *in)
4  {
5   if ((out->tv_usec –= in->tv_usec) < 0) { /* out –= in */
6    --out->tv_sec;
7    out->tv_usec += 1000000;
8   }
9   out->tv_sec –= in->tv_sec;
10 }

На компьютере Sparc под управлением Solaris 2.6 при выполнении программы пять раз подряд получим следующий результат:

solaris % bw_pipe 5 10 65536
bandwidth: 13.722 MB/sec
solaris % bw_pipe 5 10 65536
bandwidth: 13.781 MB/sec
solaris % bw_pipe 5 10 65536
bandwidth: 13.685 MB/sec
solaris % bw_pipe 5 10 65536
bandwidth: 13.665 MB/sec
solaris % bw_pipe 5 10 65536
bandwidth: 13.584 MB/sec

Каждый раз мы задаем пять циклов, 10 Мбайт за цикл и 65536 байт за один вызов write или read. Среднее от этих пяти результатов даст величину 13,7 Мбайт в секунду, приведенную в табл. А.2.

Оглавление книги