pthread 条件变量 vs win32 事件（linux vs windows-ce）

Question

我正在一个 arm imx27 板上进行 Windows CE 和 Linux 之间的性能评估。该代码已经为 CE 编写，并测量了执行不同内核调用所需的时间，例如使用互斥锁和信号量等操作系统原语、打开和关闭文件以及网络。

在将此应用程序移植到 Linux (pthreads) 期间，我偶然发现了一个我无法解释的问题。几乎所有测试都显示性能从 5 倍提高到 10 倍，但不是我的 win32 events 版本（SetEvent 和 WaitForSingleObject），CE 实际上“赢得”了这个测试。

为了模拟我使用 pthreads 条件变量的行为（我知道我的实现并没有完全模拟 CE 版本，但对于评估来说已经足够了）。

测试代码使用两个线程，它们使用事件相互“乒乓”。

---

Windows 代码：

线程 1：（我测量的线程）

HANDLE hEvt1, hEvt2;
hEvt1 = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, TEXT("MyLocEvt1"));
hEvt2 = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, TEXT("MyLocEvt2"));

ResetEvent(hEvt1);
ResetEvent(hEvt2);

for (i = 0; i < 10000; i++)
{
    SetEvent (hEvt1);
    WaitForSingleObject(hEvt2, INFINITE);
}        

线程 2：（只是“响应”）

while (1)
{
    WaitForSingleObject(hEvt1, INFINITE);
    SetEvent(hEvt2);
}

---

Linux 代码：

线程 1：（我测量的线程）

struct event_flag *event1, *event2;
event1 = eventflag_create();
event2 = eventflag_create();

for (i = 0; i < 10000; i++)
{
    eventflag_set(event1);
    eventflag_wait(event2);
}

线程 2：（只是“响应”）

while (1)
{
    eventflag_wait(event1);
    eventflag_set(event2);
}

我对@9​​87654331@的实现：

struct event_flag* eventflag_create()
{
    struct event_flag* ev;
    ev = (struct event_flag*) malloc(sizeof(struct event_flag));

    pthread_mutex_init(&ev->mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&ev->condition, NULL);
    ev->flag = 0;

    return ev;
}

void eventflag_wait(struct event_flag* ev)
{
    pthread_mutex_lock(&ev->mutex);

    while (!ev->flag)
        pthread_cond_wait(&ev->condition, &ev->mutex);

    ev->flag = 0;

    pthread_mutex_unlock(&ev->mutex);
}

void eventflag_set(struct event_flag* ev)
{
    pthread_mutex_lock(&ev->mutex);

    ev->flag = 1;
    pthread_cond_signal(&ev->condition);

    pthread_mutex_unlock(&ev->mutex);
}

还有struct：

struct event_flag
{
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t  condition;
    unsigned int    flag;
};

问题：

• 为什么我在这里看不到性能提升？
• 可以采取哪些措施来提高性能（例如，是否有更快的方法来实施 CE 行为）？
• 我不习惯编写 pthread 编码，我的实现中是否存在可能导致性能损失的错误？
• 是否有任何替代库可以解决这个问题？

Answer 1

请注意，在调用 pthread_cond_signal() 时您不需要持有互斥锁，因此您可以通过在发出条件信号之前释放互斥锁来提高条件变量“事件”实现的性能：

void eventflag_set(struct event_flag* ev)
{
    pthread_mutex_lock(&ev->mutex);

    ev->flag = 1;

    pthread_mutex_unlock(&ev->mutex);

    pthread_cond_signal(&ev->condition);
}

这可能会阻止被唤醒的线程立即阻塞互斥体。

Answer 2

这种类型的实现只有在您能够承受错过某个事件的情况下才有效。我刚刚对其进行了测试并遇到了许多死锁。主要原因是条件变量只唤醒了一个已经在等待的线程。之前发出的信号丢失了。

如果条件已经发出信号，则没有计数器与允许等待线程继续继续的条件相关联。 Windows 事件支持这种类型的使用。

我想不出比使用初始化为零的信号量（POSIX 版本非常易于使用）更好的解决方案，使用sem_post() 代表set() 和sem_wait() 代表wait()。您肯定可以想出一种方法，使用 sem_getvalue() 将信号量计数设为最大 1

也就是说，我不知道 POSIX 信号量是否只是 Linux 信号量的简洁接口，或者性能损失是什么。