c - 为什么 futex 在唤醒线程时比 mutex 花费更长的时间？

Question

我试图测量线程调用以唤醒休眠线程时的延迟。由于据说许多同步原语是在 futex 之上开发的，我希望 futex 总是更快。但是，我的测试给出了相反的结果。我想知道我是否做错了什么，或者这实际上是事实。

这是我的测试的详细信息:

• 进程已设置为特定核心的亲和性
• 时间与RDTSC()指令返回的数字进行比较
• 创建2个线程，其中唤醒线程2具有更高的FIFO优先级

线程 1 正在通过解锁互斥量发送信号，因此线程 2 应该在下一个时间表中唤醒。线程 1 上的 sleep(1) 是为了确保线程 2 在调用 mutex_unlock 时 sleep 等待互斥锁。

void *Thread1(void *dummy)
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock( &mutx );
        sleep(1);
        t1 = rdtsc();
        pthread_mutex_unlock( &mutx );
        pthread_yield();
    }
    return NULL;
}

void *Thread2(void *dummy)
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock( &mutx );
        t2 = rdtsc();
        if(t1>0)
        {
                    // print out the result
            cout << t2-t1 << endl;
            t1 = 0;
        }
        pthread_mutex_unlock( &mutx );
        pthread_yield();
    }
    return NULL;
}

通过用 futex 系统调用替换互斥量来完成类似的测试:

void *Thread1(void *dummy)
{
    while(1)
    {
        sleep(1);
        t1 = rdtsc();
    syscall(SYS_futex, &futx, FUTEX_WAKE, 1);
        pthread_yield();
    }
    return NULL;
}

void *Thread2(void *dummy)
{
    while(1)
    {
        syscall(SYS_futex, &futx, FUTEX_WAIT, 0);
        t2 = rdtsc();
        if(t1>0)
        {
            cout << t2-t1 << endl;
            t1 = 0;
        }
        pthread_yield();
    }
    return NULL;
}

mutx 和 futx 都声明为全局的。在我的 Core i7 930 机器上，使用 fedora17，mutex 始终比 futex 唤醒快 5-10%。测试应用程序由 gcc 4.7 在默认设置下编译。有什么建议吗？提前致谢。

Answer 1

互斥锁的基于 Futex 的实现不会为任何锁定/解锁操作执行系统调用，仅在需要时才执行。

当你用无条件的 futex 系统调用替换 mutex 锁定/解锁时，它必须更慢。