本项目希望通过编写bench程序, 使用不同的方法来进行程序间的通信, 设定benchmark来测定不同进程间通信方法的性能的区别。
项目地址: https://github.com/OS-F-4/ipc-bench/tree/linux-rfc-v1
在根文件夹下:
mkdir build
cd build
cmake ..
make在build/source会出现对应ipc方法的文件夹, 文件夹中有可执行文件。如执行build/source//tcp/tcp -c 200 -s 5 代表使用tcp方法, 收发200次, 每次的大小为5个字节。
程序会有类似如下的输出:
[root@localhost source]# ./uintr-shm/uintr-shm -s 1
============ RESULTS ================
Message size: 1
Message count: 1000
Total duration: 2.648 ms
Average duration: 1.934 us
Minimum duration: 1.792 us
Maximum duration: 71.680 us
Standard deviation: 2.210 us
Message rate: 377670 msg/s
=====================================
其中uintrfd-bi是两个线程来回发送消息。 uintrfd-uni是两个线程一发一收, 单向发送。uintr-sm-bi是两个线程公用同一块内存进行更大的消息传递。uint-shm 是两个进程通过共享内存的方式进行更大的消息的传递。
| IPC type | Message rate (msg/s, size = 1) | Message rate (msg/s, size = 4096) |
|---|---|---|
| uintr (thread) | 28935 | 23305 |
| uintr (process) | 34392 | 22662 |
| signal | 6286 | N/A |
| eventfd | 6649 | N/A |
| pipe | 2858 | 2256 |
| fifo | 2782 | 2674 |
| domain | 4835 | 2781 |
| method | Average(us) | min(us) | max(us) | rate(msg/s) |
|---|---|---|---|---|
| eventfd-bi | 37.250 | 11.520 | 274.944 | 26630 |
| mq | 126.553 | 19.968 | 380.672 | 7841 |
| shm | 1.568 | 1.280 | 11.264 | 503577 |
| signal | 97.651 | 7.936 | 326.144 | 10159 |
| uintrfd-bi | 4.366 | 4.096 | 5.632 | 191868 |
| uintrfd-uni | 2.035 | 1.792 | 3.584 | 280440 |
| domain | 88.644 | 16.640 | 342.016 | 11183 |
| fifo | 38.607 | 22.528 | 364.800 | 25544 |
| mmap | 1.314 | 1.024 | 11.008 | 574026 |
| pipe | 105.078 | 25.088 | 339.456 | 9436 |
| tcp | 170.654 | 36.864 | 367.104 | 5828 |
| uintr-shm | 1.934 | 1.792 | 71.680 | 377670 |
| method | Average(us) | min(us) | max(us) | rate(msg/s) |
|---|---|---|---|---|
| shm | 7.034 | 6.400 | 88.320 | 133986 |
| uintrfd-sm-bi | 7.744 | 7.168 | 44.032 | 116340 |
| domain | 50.049 | 21.760 | 276.992 | 19758 |
| fifo | 59.966 | 23.808 | 280.576 | 16527 |
| mmap | 6.660 | 6.400 | 15.872 | 141050 |
| pipe | 70.535 | 26.624 | 296.960 | 14011 |
| tcp | 162.982 | 39.168 | 423.424 | 6098 |
| uintr-shm | 2.173 | 2.048 | 74.240 | 347037 |
我们可以看到, 基于用户态中断方法的进程间通信性能, 相比所有的直接通知的IPC机制都要高效, 可以获得数十倍的性能提升。对于shm和mmap而言, 其实现为两边用户轮询一块共享的内存, 所以延迟和速度比较低, 但是这对cpu的占用较高, cpu无法进行其他任务, 对于真正的应用而言, 这样的进程间通信方式是不实际的。
对比qemu和物理机的数据, 同样条件下, qemu的运行速度慢于物理机, 这符合模拟器运行速度慢的直觉。相同执行环境中不同方法之间的相对差距幅度也比较相似, 这也说明了qemu对硬件的性质的模拟是比较到位的, 同时也验证了我们在qemu中实现的用户态中断支持是有效且到位的。