測試進程上下文切換時間

測試Context Switch time(進程上下文切換時間) 
-------------------------------------------------- 
    建立兩個進程(實時進程)並在它們之間傳送一個令牌，如此往返傳送必定的次數。其中一個進程在讀取令牌時就會引發阻塞。另外一個進程發送令牌後等待其返回時也處於阻塞狀態。發送令牌帶來的開銷與上下文切換帶來的開銷相比，能夠忽略不計。 (利用管道傳遞令牌) 


測試程序(1) 使用gettimeofday()獲取當前時間 
-------------------------------------------------- 

C代碼   

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <sys/time.h>  
4. #include <time.h>  
5. #include <sched.h>  
6. #include <sys/types.h>  
7. #include <unistd.h>      //pipe()  
8.   
9. int main()  
10. {  
11.     int x, i, fd[2], p[2];  
12.     char send    = 's';  
13.     char receive;  
14.     pipe(fd);  
15.     pipe(p);  
16.     struct timeval tv;  
17.     struct sched_param param;  
18.     param.sched_priority = 0;  
19.   
20.     while ((x = fork()) == -1);  
21.     if (x==0) {  
22.         sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);  
23.         gettimeofday(&tv, NULL);  
24.         printf("Before Context Switch Time %u us\n", tv.tv_usec);  
25.         for (i = 0; i < 10000; i++) {  
26.             read(fd[0], &receive, 1);  
27.             write(p[1], &send, 1);  
28.         }  
29.         exit(0);  
30.     }  
31.     else {  
32.         sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);  
33.         for (i = 0; i < 10000; i++) {  
34.             write(fd[1], &send, 1);  
35.             read(p[0], &receive, 1);  
36.         }  
37.         gettimeofday(&tv, NULL);  
38.         printf("After Context SWitch Time %u us\n", tv.tv_usec);  
39.     }  
40.     return 0;  
41. }  

測試結果(進程切換時間不超過5us) 
-------------------------------------------------- 
Before Context Switch Time 617087 us 
After Context SWitch Time 702420 us 

702420us - 617087us = 85333 us 
85333us / 20000    = 4.26665 us 

進程切換時間爲4.26665 us 

注： cpu MHz         : 2801.042 






測試程序(2) 使用rdtsc()獲取當前時間 
-------------------------------------------------- 

C代碼   

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <sched.h>  
4. #include <sys/types.h>  
5. #include <unistd.h>  
6.   
7. long long rdtsc()  
8. {  
9.     __asm("rdtsc");  
10. }  
11.   
12. int main()  
13. {  
14.     int x, i, fd[2], p[2];  
15.     char send    = 's';  
16.     char receive;  
17.     pipe(fd);  
18.     pipe(p);  
19.     struct sched_param param;  
20.     param.sched_priority = 0;  
21.   
22.     while ((x = fork()) == -1);  
23.     if (x==0) {  
24.         sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);  
25.         printf("Before Context Switch Time %lld\n", rdtsc());  
26.         for (i = 0; i < 10000; i++) {  
27.             read(fd[0], &receive, 1);  
28.             write(p[1], &send, 1);  
29.         }  
30.         exit(0);  
31.     }  
32.     else {  
33.         sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);  
34.         for (i = 0; i < 10000; i++) {  
35.             write(fd[1], &send, 1);  
36.             read(p[0], &receive, 1);  
37.         }  
38.         printf("After Context Switch Time %lld\n", rdtsc());  
39.     }  
40.     return 0;  
41. }  

測試結果(進程切換時間不超過5us) 
-------------------------------------------------- 
Before Context Switch Time 16208184381648 
After Context Switch Time 16208424333213 

16208424333213 - 16208184381648 = 239951565(clock cycle) 
239951565      * 0.357009998 ns = 85665107.74074687 ns 
85665107.74074687 ns / 20000    = 4283.255387037 ns = 4.283255387037 us 






注： cpu MHz         : 2801.042 
--------------------------------------------- 
2 801 042 000Hz 
clock cycle = 1 000 000 000 ns / 2 801 042 000 = 0.357009998ns 

查看CPU性能參數 
cat /proc/cpuinfo 








測試程序(3) 可直接得到進程上下文切換時間 
-------------------------------------------------- 

C代碼   

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>        //drand48()  
3. #include <sched.h>  
4. #include <sys/types.h>  
5. #include <unistd.h>  
6. #include <sys/time.h>      //gettimeofday()  
7. #include <time.h>  
8.   
9.   
10. typedef unsigned long long u64;  
11. double clockCycleTimeS,clockRateHZ;  
12.   
13. /* 獲取當前時間，返回秒 */  
14. double second() {  
15.     struct timeval tv;  
16.     gettimeofday(&tv,0);  
17.     return tv.tv_sec + 1e-6 * tv.tv_usec;  
18. }  
19.   
20. /* 獲取當前時間，返回clock cycle */  
21. u64 rdtsc() {  
22.     u64 tsc;  
23.     __asm__ __volatile__("rdtsc" : "=A" (tsc));  
24.     return tsc;  
25. }  
26.   
27. /* 睡眠us微秒 */  
28. void selectsleep(unsigned us) {  
29.     struct timeval tv;  
30.     tv.tv_sec = 0;  
31.     tv.tv_usec = us;  
32.     select(0, 0, 0, 0, &tv);  
33. }  
34.   
35. /* 計算當前CPU的工做頻率 */  
36. void calibrate() {  
37.     double sumx = 0;  
38.     double sumy = 0;  
39.     double sumxx = 0;  
40.     double sumxy = 0;  
41.     double slope;  
42.     const unsigned n = 30;  
43.     unsigned i;  
44.   
45.     for (i=0; i<n; i++) {  
46.         double breal,real,ticks;  
47.         u64 bticks;  
48.   
49.         breal = second();  
50.         bticks = rdtsc();  
51.         selectsleep((unsigned)(10000 + drand48() * 200000));  
52.         ticks = rdtsc() - bticks;  
53.         real = second() - breal;  
54.   
55.         sumx += real;  
56.         sumxx += real * real;  
57.         sumxy += real * ticks;  
58.         sumy += ticks;  
59.     }  
60.     slope = ( (sumxy - (sumx*sumy) / n) /  
61.               (sumxx - (sumx*sumx) / n) );  
62.     clockRateHZ = slope;  
63.     clockCycleTimeS = 1.0 / slope;  
64.     printf("%3.3f MHz\n", clockRateHZ*1e-6);  
65. }  
66.   
67. int main()  
68. {  
69.     calibrate();  
70.   
71.     int x, i, p1[2], p2[2], time[2];  
72.     char send    = 's';  
73.     char receive;  
74.     u64 old_time;  
75.     pipe(p1);  
76.     pipe(p2);  
77.     pipe(time);  
78.     struct sched_param param;     
79.     param.sched_priority = 0;     
80.   
81.     while ((x = fork()) == -1);  
82.     if (x==0)  
83.     {  
84.         sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);  
85.         old_time = rdtsc();  
86.         write(time[1], &old_time, sizeof(old_time));  
87.         for (i = 0; i < 10000; i++) {  
88.             read(p1[0], &receive, 1);  
89.             write(p2[1], &send, 1);  
90.         }  
91.         exit(0);  
92.     }  
93.     else  
94.     {  
95.         u64 new_time;  
96.         sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);  
97.         for (i = 0; i < 10000; i++) {  
98.             write(p1[1], &send, 1);  
99.             read(p2[0], &receive, 1);  
100.         }  
101.         new_time = rdtsc();  
102.         read(time[0], &old_time, sizeof(old_time));  
103.         printf("Latency time = %3.3f us\n",  
104.                 1e6 * (new_time - old_time) * clockCycleTimeS / 20000);  
105.     }  
106.     return 0;  
107. }  

測試結果(Linux-2.6.21 + RealTime Patch) 
-------------------------------------------------- 
2801.226 MHz 
Latency time = 8.129 us

原文鏈接：http://ocelot1985-163-com.iteye.com/blog/1029949