Linux下进程之间的最低延迟通知方法

Question

我正在寻找允许一个进程进入休眠状态并允许其他进程唤醒它的最低延迟 IPC.

我正在寻找最低延迟的方法.到目前为止一些可行的方法

1. 将一个字节写入管道并从中读取.
2. 将一个字节写入套接字并从中读取.
3. 发送信号(杀死)并等待它(sigwait)
4. 使用sem_post/sem_wait

还有其他更好的想法？

任何特定于Linux的解决方案都可以.

Answer 1

通常......操作系统方法几乎没有区别.

建立:

1. 两个与两个不同CPU具有亲和力的进程.
2. 一个过程休眠(nanosleep)N微秒测量当前时间,然后通知其他过程.
3. 其他进程唤醒测量当前时间并将其与客户端的时间进行比较.
4. 在100次通知预热后,在1K样本上计算平均值,标准偏差,中位数和百分位数95.
5. 操作系统:Linux 2.6.35 x86_64
6. CPU:Intel i5 M460

结果:

信号量(sem_wait/sem_post - kernel - futex):

sleep us     mean             median      %95
       1     4.98 ±18.7         3.78     5.04
      10     4.14 ±14.8         3.54     4.00
     100    20.60 ±29.4        22.96    26.96
    1000    49.42 ±37.6        30.62    78.75
   10000    63.20 ±22.0        68.38    84.38

信号(kill/sigwait)

sleep us     mean             median      %95
       1     4.69 ±3.8          4.21     5.39
      10     5.91 ±14.8         4.19     7.45
     100    23.90 ±17.7        23.41    35.90
    1000    47.38 ±28.0        35.27    81.16
   10000    60.80 ±19.9        68.50    82.36

管道(管道+写/读)

sleep us     mean             median      %95
       1     3.75 ±5.9          3.46     4.45
      10     4.42 ±3.5          3.84     5.18
     100    23.32 ±25.6        24.17    38.05
    1000    51.17 ±35.3        46.34    74.75
   10000    64.69 ±31.0        67.95    86.80

套接字(socketpair +写/读)

sleep us     mean             median      %95
       1     6.07 ±3.2          5.55     6.78
      10     7.00 ±7.1          5.51     8.50
     100    27.57 ±14.1        28.39    50.86
    1000    56.75 ±25.7        50.82    88.74
   10000    73.89 ±16.8        77.54    88.46

作为繁忙等待的参考:

sleep us     mean             median      %95
       1     0.17 ±0.5          0.13     0.23
      10     0.15 ±0.3          0.13     0.19
     100     0.17 ±0.3          0.16     0.21
    1000     0.22 ±0.1          0.18     0.35
   10000     0.38 ±0.3          0.30     0.78

Answer 2

使用@Artyom 提供的相同代码，但使用更现代的硬件。

CPU : i9-9900k，关闭 C/S/P 状态并设置缩放策略performance，使内核以最大频率（~5GHz）运行。

操作系统：使用 kernel5.0.21 的 Preempt-RT 修补 Linux，提供更好的实时性能。

CPU 亲和性：两个进程分别运行在两个独立的内核中，远离无关进程并中断 AMSP。

结果：

信号量（sem_wait/sem_post - 内核 - futex）：

sleep us     mean             minimum  median      %99
       1     1.75 ±0.1          1.60     1.74     1.82
      10     1.76 ±0.0          1.61     1.75     1.83
     100     2.12 ±0.3          1.59     2.24     2.42
    1000     2.46 ±0.3          1.75     2.47     2.56
   10000     2.45 ±0.1          2.11     2.44     2.54

信号 (kill/sigwait)

sleep us     mean            minimum   median      %99
       1     2.15 ±0.2          2.00     2.13     2.22
      10     2.12 ±0.2          1.93     2.11     2.19
     100     2.56 ±0.3          2.00     2.67     2.88
    1000     2.90 ±0.3          2.17     2.90     3.01
   10000     2.94 ±0.5          2.66     2.89     3.03

管道（管道 + 写/读）

sleep us     mean            minimum   median      %99
       1     2.05 ±0.2          1.88     2.03     2.15
      10     2.06 ±0.3          1.89     2.04     2.17
     100     2.54 ±0.4          1.88     2.63     2.87
    1000     2.98 ±0.3          2.27     2.98     3.09
   10000     2.98 ±0.3          2.69     2.96     3.07

套接字（socketpair +写/读）

sleep us     mean            minimum   median      %99
       1     3.11 ±0.4          2.85     3.09     3.22
      10     3.14 ±0.1          2.92     3.14     3.25
     100     3.66 ±0.5          2.92     3.74     4.01
    1000     4.03 ±0.4          3.28     4.03     4.17
   10000     3.99 ±0.4          3.64     3.96     4.10

作为参考忙等待：

sleep us     mean            minimum   median      %99
       1     0.07 ±0.1          0.06     0.07     0.07
      10     0.07 ±0.1          0.06     0.07     0.07
     100     0.07 ±0.0          0.06     0.07     0.08
    1000     0.09 ±0.1          0.07     0.08     0.09
   10000     0.09 ±0.1          0.07     0.09     0.09