使用pipe实现线程间通信和性能测试

当前这还是一个不完全的性能测试，因为没有对比。 

一 代码实现

理论依据：

管道中无数据时，读阻塞。

写数据时，长度小于PIPE_BUF时，写数据是原子操作，这样不会出现写一半的情况。在我的虚拟机上PIPE_BUF的值是4096，在标准中linux系统中该值都是4096.

 测试代码：编写源码如下所示：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define DEBUG_INFO(format, ...) printf("%s - %d - %s :: "format"\n",__FILE__,__LINE__,__func__ ,##__VA_ARGS__)

struct mq_data{
    int len;
    int cmd;
    int seq;    
    char data[128];
};

//写线程
void *pthread_write(void *arg){
    int fd = (int)arg;
    struct mq_data data;
    memset(&data, 0, sizeof(data));
    data.len = sizeof("456");
    memcpy(data.data,"456",sizeof("456"));
    write(fd,&data,sizeof(data));
    return NULL;
}
//读线程
void *pthread_read(void *arg){
    int fd = (int)arg;
    struct mq_data data;
    memset(&data, 0, sizeof(data));
    int len = read(fd,&data,sizeof(data));
    DEBUG_INFO("read %d,data = %s",len,data.data);
    exit(0);
    return NULL;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    int res = 0;
    int fds[2];
    res = pipe(fds);
    if(res < 0){
        perror("pipe");
        return -1;
    }
    pthread_t p1,p2;
    res = pthread_create(&p1,NULL,pthread_write,(void*)fds[1]);
    if(res == -1){
        perror("pthread_create");
        return -1;
    }
    pthread_detach(p1);
    res = pthread_create(&p2,NULL,pthread_read,(void*)fds[0]);
    if(res == -1){
        perror("pthread_create");
        return -1;

    }
    pthread_detach(p2);

    while(1){
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

CMakeLists

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(myapp)
SET(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -std=c99 -pthread")
add_executable(pipe_thread_com pipe_thread_com.c)

 编译脚本

rm -rf _build_
mkdir _build_ -p
cmake -S ./ -B _build_
make -C _build_
./_build_/pipe_thread_com

测试结果：

二 time命令

time命令最常用的使用方式就是在其后面直接跟上命令和参数：

1	time [options]command [arguments...]

在命令执行完成之后就会打印出CPU的使用情况：

real 0m5.064s <== 实际使用时间（real time）

user 0m0.020s <== 用户态使用时间（the process spent in user mode）

sys 0m0.040s <== 内核态使用时间（the process spent in kernel mode）

time命令跟上-p参数可以只打印时间数值（秒数），不打印单位。

实例，这是测试sleep 1命令执行花费的时间，这不是废话吗，肯定是一秒啊？结果如下所示，结果是1.002秒。2毫秒有必要计较吗？当然有必要。

$ time sleep 1

real    0m1.002s
user    0m0.001s
sys     0m0.000s

 这个测试至少还说明了，sleep命令完全是在用户态实现的。

三 性能测试 

测试一 测试上面代码的花费时间，总计1毫秒，系统调用时间为0.应该是太短忽略不计了吧。

$ time ./pipe_thread_com 
/big/work/ipc/pipe_thread_com.c - 33 - pthread_read :: read 140,data = 456

real    0m0.001s
user    0m0.001s
sys     0m0.000s

修改代码，写1000次，在读线程中读1000次，然后使用time观察时间。发现时间和一次一样。

嗯，修改测试次数为10万次。

下面是优化后的代码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define DEBUG_INFO(format, ...) printf("%s - %d - %s :: "format"\n",__FILE__,__LINE__,__func__ ,##__VA_ARGS__)

#define TEST_MAX_COUNT 100000
struct mq_data{
    int len;
    int cmd;
    int seq;    
    char data[128];
};

//写线程
void *pthread_write(void *arg){
    int fd = (int)arg;
    int res = 0;
    struct mq_data data;
    memset(&data, 0, sizeof(data));
    data.len = sizeof("456");
    memcpy(data.data,"456",sizeof("456"));
    for(int i=0; i

测试结果：

小结