資源描述：
《linux操作系統(tǒng)線程庫性能測試與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、Linux操作系統(tǒng)線程庫性能測試與分析NPTL成為glibc"正選"線程庫后,它的性能如何受到很多人的關(guān)注?本文就針對NPTL與LinuxThreads的性能比較,以及超線程?內(nèi)核可搶占等特性對線程性能的影響進行了全面評測?一?前言在Linux2.6.x內(nèi)核中,調(diào)度性能的改進是其中最引人注目的一部分[1]?NPTL(NativePosixThreadLibrary)[2]使用內(nèi)核的新特性重寫了Linux的線程庫,取代歷史悠久而備受爭議的LinuxThreads[3]成為glibc的首選線程庫?NPTL的性能究竟如何?相對LinuxThreads又有哪些明顯
2、的改進?在對NPTL進行全面分析之前,本文針對這兩種線程庫,以及內(nèi)核中"內(nèi)核可搶占"(Preemptible)和超線程(HyperThreading)[4]等特性進行了全面的性能評測,結(jié)果表明NPTL絕對值得廣大服務(wù)器系統(tǒng)期待和使用?二?Benchmark1.測試平臺進行本測試的硬件平臺為浪潮NF420R服務(wù)器[7],4個Hyperthreading-enabledIntelXeon2.2G處理器,4G內(nèi)存?Linux選擇了Slackware9.0發(fā)行版[8],所使用的內(nèi)核源碼來自www.kernel.org?2.針對測試:LMBenchlmbench是一
3、個用于評價系統(tǒng)綜合性能的多平臺開源benchmark[5],但其中沒有對線程的支持?其中有兩個測試進程性能的benchmark:lat_proc用于評測進程創(chuàng)建和終止的性能,lat_ctx用于評測進程切換的開銷?lmbench擁有良好的benchmark結(jié)構(gòu),只需要修改具體的Target程序(如lat_proc.c和lat_ctx.c),就可以借用lmbench的計時?統(tǒng)計系統(tǒng)得到我們關(guān)心的線程庫性能的數(shù)據(jù)?基于lat_proc和lat_ctx的算法,本文實現(xiàn)了lat_thread和lat_thread_ctx兩個benchmark?在lat_thread
4、中,lat_proc被改造成使用線程,用pthread_create()替代了fork(),用pthread_join()替代wait();在lat_thread_ctx中,沿用lat_ctx的評測算法(見lat_ctx手冊頁),將創(chuàng)建進程的過程改寫為創(chuàng)建線程,仍然使用管道進行通信和同步?lat_threadnullnull參數(shù)表示線程不進行任何實際操作,創(chuàng)建后即刻返回?lat_thread_ctx-s#threadssize參數(shù)與lat_ctx定義相同,可表示線程的大小(實際編程時為分配K數(shù)據(jù);#threads參數(shù)為線程數(shù),即參與令牌傳遞的線程總數(shù),相當
5、于程序負載情況?3.綜合測試:Volanomarkvolanomark是一個純java的benchmark,專門用于測試系統(tǒng)調(diào)度器和線程環(huán)境的綜合性能[6],它建立一個模擬Client/Server方式的Java聊天室,通過獲取每秒平均發(fā)送的消息數(shù)來評測宿主機綜合性能(數(shù)值越大性能越好)?Volanomark測試與Java虛擬機平臺相關(guān),本文使用SunJavaSDK1.4.2作為測試用Java平臺,Volanomark版本2.5.0.9?三?測試結(jié)果測試計劃中將內(nèi)核分為2.4.26?2.6.6/支持內(nèi)核搶占和2.6.6/不支持內(nèi)核搶占三類;通過配置內(nèi)核以及
6、NF420R的BIOS實現(xiàn)三類SMP規(guī)模:單處理機(UP)?4CPU的SMP(SMP4)和打開超線程支持的虛擬8CPUSMP(SMP8*)?內(nèi)核配置和SMP規(guī)模的每一種組合都針對LinuxThreads和NPTL使用lat_thread?lat_thread_ctx和volanomark獲取一組數(shù)據(jù)?由于NPTL無法在2.4.x內(nèi)核上使用,該項數(shù)據(jù)空缺?四?結(jié)果分析1.LinuxThreadsvsNPTL:線程創(chuàng)建/銷毀開銷使用2.6.6/preemptible內(nèi)核配置下UP和SMP4的測試數(shù)據(jù)獲得下圖:圖1在線程創(chuàng)建/銷毀開銷方面,NPTL的改進相當明顯
7、(降低約600%)?實際上,NPTL不再像LinuxThreads那樣需要使用用戶級的管理線程來維護線程的創(chuàng)建和銷毀[9],因此,很容易理解它在這方面的開銷能夠大幅度降低?同時,由圖可見,單CPU下創(chuàng)建線程總是比多CPU下迅速?2.LinuxThreadsvsNPTL:線程切換開銷同樣使用2.6.6/preemptible內(nèi)核配置下UP和SMP4的數(shù)據(jù):圖2隨著lat_thread_ctx的參與線程增多,不管是哪個線程庫,單處理機條件下的線程切換開銷都陡峭上升,而SMP條件下則上升比較平緩?在這方面,LinuxThreads和NPTL表現(xiàn)基本相同?3.內(nèi)核
8、影響圖3圖4圖5圖6從上面四張圖中我們可以得出兩點結(jié)論:1?"內(nèi)核
