《Cracking the Coding Interview》——第16章：线程与锁——题目2

2014-04-27 19:14

题目：如何测量上下文切换的时间？

解法：首先，上下文切换是什么，一搜就知道。对于这么一个极短的时间，要测量的话，可以通过放大N倍的方法。比如：有A和B两件事，并且经常一起发生，每件只需要花几纳秒。如果你把A事件连续做几百万次，而B时间只做了几次，这样就能排除B事件对于测量的影响。如果总时间S = mA + nB。当m >> n 时，A≈S / m。下面的测量方法类似于打乒乓球，在主线程和副线程间互相传递一个令牌，这个令牌可以是变量、管道之类的用于通信的工具。与此同时，利用操作系统提供的调度函数强制决定调度顺序，用于触发上下文切换。下面这份代码我是照着读完了才写的，初次碰见这个题目还真是无从下手，因为完全没有想到如何触发上下文切换。

代码：

// 16.2 How to measure the time of a context switch?
// reference code from http://blog.csdn.net/dashon2011/article/details/7412548
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>
#include <sched.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int x, i, fd[2], p[2];
    int tv[2];
    char send    = 's';
    char receive;
    pipe(fd);
    pipe(p);
    pipe(tv);
    struct timeval tv_start,tv_end;
    struct sched_param param;
    param.sched_priority = 0;

    while ((x = fork()) == -1);
    if (x == 0) {
        sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);
        gettimeofday(&tv_start, NULL);
        write(tv[1], &tv_start, sizeof(tv_start));
        //printf("Before Context Switch Time1.sec %u s
", tv_start.tv_sec);
        //printf("Before Context Switch Time1.usec %u us
", tv_start.tv_usec);        
        for (i = 0; i < 10000; i++) {
            read(fd[0], &receive, 1);
            //printf("Child read!
");
            write(p[1], &send, 1);
            //printf("Child write!
");
        }
        exit(0);
    }
    else {
        sched_setscheduler(getpid(), SCHED_FIFO, &param);
        for (i = 0; i < 10000; i++) {
            write(fd[1], &send, 1);
            //printf("Parent write!
");
            read(p[0], &receive, 1);
            //printf("Parent read!
");
        }
        gettimeofday(&tv_end, NULL);
        //printf("After Context SWitch Time1.sec %u s
", tv_end.tv_sec);
        //printf("After Context SWitch Time1.usec %u us
", tv_end.tv_usec);
        
    }
    read(tv[0], &tv_start, sizeof(tv_start));    
    //printf("Before Context Switch Time2.sec %u s
", tv_start.tv_sec);
    //printf("Before Context Switch Time2.usec %u us
", tv_start.tv_usec);
    //printf("Before Context Switch Time %u us
", tv_start.tv_usec);
    //printf("After Context SWitch Time2.sec %u s
", tv_end.tv_sec);
    //printf("After Context SWitch Time2.usec %u us
", tv_end.tv_usec);
    printf("Task Switch Time: %f us
", (1000000 * (tv_end.tv_sec - tv_start.tv_sec) + tv_end.tv_usec - tv_start.tv_usec) / 20000.0);    
    
    return 0;
}