QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

 for (int i = 0, i < numpar; i++) {
  pid_t pid = fork();
  if (pid == -1) perror('fork'), exit(EXIT_FAILURE);
  if (pid == 0) {
   workproc(1000);
   exit(EXIT_SUCCESS);
  }
 }
 for (int i = 0; i < numpar; i++) wait3(NULL, WEXITE0, NULL);
 t = ClockCycles() - t;
 cout << 'Forks scheduling time' << cycle2milisec(t)
  << ' msec [' << t << ' cycles]' << endl;
 ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, &clcold, NULL, 0);
 exit(EXIT_SUCCESS);
}

Имитатором активной вычислительной нагрузки программы является функция workproc() , отличительной особенностью которой является то, что она при активной (хоть и бессмысленной) загрузке процессора не делает на всем интервале своего выполнения никаких системных вызовов, которые могли бы привести к вытеснению выполняющего ее потока.

Первым параметром программы является количество процессов, на которые распределяется общий объем вычислений. Но самое главное: начнем управлять размером периода временного системного тика.

Примечание

По умолчанию системный тик (для QNX 6.2.1) равен 1 мсек., но в принципе его значение можно уменьшать функцией ClockPeriod() вплоть до 10 мксек. Кстати, в описании именно этой функции присутствует замечание о том, что «…период решедулирования равен 4 тикам, и это соотношение в системе нельзя изменить».

Второй параметр запуска программы (при его наличии) и определяет размер периода системного тика, выраженный в микросекундах. (В конце выполнения задач подобного рода, изменяющих размер системного тика, нужно обязательно принять меры к восстановлению его прежнего значения даже в случаях экстремального и аварийного завершения задачи!) Для повышения достоверности тестов величина размера интервала диспетчеризации контролируется независимым образом (вызовом sched_rr_get_interval()).

При распараллеливании вычислительного объема между потоками эквивалентный код (файл p4-2.cc) будет иметь вид (используется та же функция workproc() ), которую мы повторно не показываем):

void* threadfunc(void* data) {
 workproc(100);
 pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, char *argv[]) {
 int numpar = 1;
 if (argc > 1 && atoi(argv[1]) > 0)
  numpar = atoi(argv[1]);
 pthread_t *tids = new pthread_t [numpar];
 _clockperiod clcold;
 ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, NULL, &clcold, 0);
 if (argc > 2 && atoi(argv[2]) > 0) {
  _clockperiod clcnew = { atoi(argv[2]) * 1000, 0 };
  ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, &clcnew, &clcold, 0);
 }
 timespec interval;
 sched_rr_get_interval(0, &interval);
 cout << 'Rescheduling interval = '
  << (double)interval.tv_nsec / 1000000 << ' msec. ' << endl;
 uint64_t t = ClockCycles();
 for (int i = 0; i < numpar; i++)
  pthread_create(&tids[i], NULL, threadfunc, NULL);
 for (int i = 0; i < numpar; i++)
  pthread_join(tids[i], NULL);
 t = ClockCycles() - t;
 cout << 'Threads scheduling time ' << cycle2milisec(t)
  << ' msec. [' << t << ' cycles]' << endl;
 ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, &clcold, NULL, 0);
 exit(EXIT_SUCCESS);
}

Наконец, для сравнительного анализа выполним тот же объем вычислительной работы в одиночном потоке, то есть в последовательной «классической» программе (файл p4-3.cc):

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

 int numpar = 1;
 if (argc > 1 && atoi(argv[1]) > 0)
  numpar = atoi(argv[1]);
 _clockperiod clcold;
 ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, NULL, &clcold, 0);
 if (argc > 2 && atoi(argv[2]) > 0) {
  _clockperiod clcnew = { atoi(argv[2]) * 1000, 0 };
  ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, &clcnew, &clcold, 0);
 }
 timespec interval;
 sched_rr_get_interval(0, &interval);
 cout << 'Rescheduling interval = '
  << (double)interval.tv_nsec / 1000000. << ' msec.' << endl;
 uint64_t t = ClockCycles();
 workproc(1000 * numpar);
 t = ClockCycles() - t;
 cout << 'Single scheduling time. ' << cycle2milisec(t)
  << ' msec. [' << t << ' cycles]' << endl;
 ClockPeriod(CLOCK_REALTIME, &clcold, NULL, 0);
 exit(EXIT_SUCCESS);
}

Выполняем 3 полученных теста для различных значений периода системного тика (показано группами по 3 запуска) в таком порядке: одиночный процесс, параллельные потоки, параллельные процессы:

# nice -n-19 p4-3 10
Rescheduling interval = 3.99939 msec
Single scheduling time: 5928.8 msec [3169850746 cycles]