C 比较各种pthread构造的性能

我需要通过设计一些实验来比较各种pthread结构的性能，比如互斥、信号量、读写锁以及相应的串行程序。主要问题是决定如何测量分析代码的执行时间？

我读过一些C函数，如clock（）、gettimeofday（）等。根据我的理解，我们可以使用clock（）来获得程序使用的实际CPU周期数（通过减去我们要测量其时间的代码开始和结束时函数返回的值），gettimeofday（）返回程序执行的挂钟时间

但问题是，总CPU周期对我来说似乎不是一个好的标准，因为它会将所有并行运行线程所花费的CPU时间相加（因此时钟（）对我来说并不好）。另外，挂钟时间也不好，因为可能有其他进程在后台运行，所以时间最终取决于线程的调度方式（因此gettimeofday（）在我看来也不好）

---

我所知道的其他一些函数也很可能与上面两个函数的功能相同。因此，我想知道是否有一些函数可以用于我的分析，或者我在上面的结论中有错吗？

我不确定数组求和是否是一个好的测试，在多线程中求和数组不需要任何互斥等，每个线程只需求和数组的一个专用部分，而且，对于很少的CPU计算，存在大量的内存访问。示例（编译时给出了SZ和NTHREADS的值），测量的时间为实时（单调）：

（由1000.000.000个元素组成的阵列）

正如您所看到的，即使执行时间不除以线程数，瓶颈也可能是从以下位置访问内存：

我相信

clock（）

在某个地方被实现为

clock\u gettime（clock\u PROCESS\u CPUTIME\u ID

，但我看到它是在glibc中使用

times（）

实现的

因此，如果您想测量特定于线程的CPU时间，可以在GNU/Linux系统上使用

clock\u gettimer（clock\u thread\u CPUTIME\u ID，

）

永远不要用

gettimeofday

或

clock\u gettime（clock\u REALTIME

来衡量程序的执行情况。甚至不要想这个。

gettimeofday

是“挂钟”—你可以把它挂在你房间的墙上。如果你想衡量时间的流动，忘记

gettimeofday

---

如果您愿意，您甚至可以通过在线程内部使用它返回的

clock\u id

值和

clock\u gettime

来保持完全的位置兼容。您的执行日志如何？您的操作系统是什么？如果您想比较单线程/多线程比较实时而不是cpu时间，我使用的是Linux，执行时间是多长？h你有多少cpu/核心？我必须比较不同的输入大小-例如，我必须对一个数组求和，然后我必须改变大小，可能是10^7、10^8、10^9。你应该显示你尝试的代码。关于测量时间的方法，你应该使用

clock\u gettime（）

或

\u rdtsc（）

。不要忘记禁用CPU频率更改。始终在编译器上至少使用

-O2

。执行多种度量并使用统计方法删除异常值：修剪平均值，甚至是最小值，这样更简单，结果更稳定。不应使用

gettimeofday（）

用于性能测量。任何ntp同步都会破坏您的测量。@AlainMerigot测量的执行时间会有变化，但可能不是因为ntp，时钟足够好，追赶速度很小。对我来说，必须测量实时，而不是CPUtime@AlainMerigot不管怎样，我改成了单调的时间n你想要测量的，对我来说是实时的，因为这是我感觉到的时间，如果我需要1分钟来加载我的程序，我不在乎它需要1秒来执行，对我来说时间是1分钟而不是1秒；-）然后使用

CLOCK\u单调的
，而不是
gettimeofday
gettimeofday
是挂钟，而不是“测量间隔时钟”。它可以跳转。如果您使用
gettimeofday
来测量程序的执行情况，请不要惊讶于看到负的时间间隔。或者错误的时间间隔。它可以跳转。
gettimeofday
仅适用于与UTC同步的漂亮用户时钟时间。因为一旦闰秒开始，您的测量就会错误。或者
ntp将启动并同步系统-您的测量结果将出错。
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

static int Arr[SZ];

void * thSum(void * a)
{
  int s = 0, i;
  int sup = *((int *) a) + SZ/NTHREADS;

  for (i = *((int *) a); i != sup; ++i)
    s += Arr[i];

  *((int *) a) = s;
}

int main()
{
  int i;

  for (i = 0; i != SZ; ++i)
    Arr[i] = rand();

  struct timespec t0, t1;

  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t0);

  int s = 0;

  for (i = 0; i != SZ; ++i)
    s += Arr[i];

  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t1);
  printf("mono thread : %d %lf\n", s,
         (t1.tv_sec - t0.tv_sec) + (t1.tv_nsec - t0.tv_nsec)/1000000000.0);

  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t0);

  int n[NTHREADS];
  pthread_t ths[NTHREADS];

  for (i = 0; i != NTHREADS; ++i) {
    n[i] = SZ / NTHREADS * i;
    if (pthread_create(&ths[i], NULL, thSum, &n[i])) {
      printf("cannot create thread %d\n", i);
      return -1;
    }
  }

  int s2 = 0;

  for (i = 0; i != NTHREADS; ++i) {
    pthread_join(ths[i], NULL);
    s2 += n[i];
  }

  clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &t1);
  printf("%d threads : %d %lf\n", NTHREADS, s2,
         (t1.tv_sec - t0.tv_sec) + (t1.tv_nsec - t0.tv_nsec)/1000000000.0);
}

/tmp % gcc -DSZ=100000000 -DNTHREADS=2 -O3 s.c -lpthread -lrt
/tmp % ./a.out
mono thread : 563608529 0.035217
2 threads : 563608529 0.020407
/tmp % ./a.out
mono thread : 563608529 0.034991
2 threads : 563608529 0.022659
/tmp % gcc -DSZ=100000000 -DNTHREADS=4 -O3 s.c -lpthread -lrt
/tmp % ./a.out
mono thread : 563608529 0.035212
4 threads : 563608529 0.014234
/tmp % ./a.out
mono thread : 563608529 0.035184
4 threads : 563608529 0.014163
/tmp % gcc -DSZ=100000000 -DNTHREADS=8 -O3 s.c -lpthread -lrt
/tmp % ./a.out
mono thread : 563608529 0.035229
8 threads : 563608529 0.014971
/tmp % ./a.out
mono thread : 563608529 0.035142
8 threads : 563608529 0.016248

/tmp % gcc -DSZ=1000000000 -DNTHREADS=2 -O3 s.c -lpthread -lrt
/tmp % ./a.out
mono thread : -1471389927 0.343761
2 threads : -1471389927 0.197303
/tmp % ./a.out
mono thread : -1471389927 0.346682
2 threads : -1471389927 0.197669
/tmp % gcc -DSZ=1000000000 -DNTHREADS=4 -O3 s.c -lpthread -lrt
/tmp % ./a.out
mono thread : -1471389927 0.346859
4 threads : -1471389927 0.130639
/tmp % ./a.out
mono thread : -1471389927 0.346506
4 threads : -1471389927 0.130751
/tmp % gcc -DSZ=1000000000 -DNTHREADS=8 -O3 s.c -lpthread -lrt
/tmp % ./a.out
mono thread : -1471389927 0.346954
8 threads : -1471389927 0.123572
/tmp % ./a.out
mono thread : -1471389927 0.349652
8 threads : -1471389927 0.127059

   CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID (since Linux 2.6.12)
          Per-process CPU-time clock (measures CPU time consumed by all
          threads in the process).

   CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID (since Linux 2.6.12)
          Thread-specific CPU-time clock.