Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows
Поиск заданных комбинаций символов
Тестирование производительности путем выполнения поиска определенных текстовых шаблонов в содержимом файлов производилось с использованием трех различных методов, что позволило оценить сравнительную эффективность многопоточного и многопроцессного режимов, а также простой последовательной обработки файлов (см. табл. В.З).
1. Программа grepMP (программа 6.1) использует параллельные процессы, каждый из которых обрабатывает отдельный файл. Результаты измерений системного и пользовательского времени не приводятся, поскольку программа timep позволяет хронометрировать лишь родительские процессы.
2. Программа grepMT (программа 7.1) использует параллельные потоки.
3. Программа grepSQ — это пакетный файл DOS, обеспечивающий выполнение поиска шаблонов по очереди в каждом из файлов. В этом случае также приводятся только результаты, относящиеся к реальному времени.
В этом тесте использовались 20 файлов с размерами в пределах от нескольких Кбайт до 1 Мбайт.
Комментарии1. В большинстве случаев все три методики приводят к близким результатам на однопроцессорных системах. Исключением является лэптоп с процессором Pentium, для которого версия grepMP систематически оказывалась самой медленной.
2. Многопоточный режим обладает лишь незначительными преимуществами по сравнению с многопроцессным даже на однопроцессорных системах.
3. Показатели пользовательского и системного времени имеют ощутимо заметные значения лишь в случае многопоточных версий
4. SMP-системы демонстрируют выигрыш в производительности, который достигается и при использовании многопоточного режима или нескольких однопоточных процессов. Заметьте, что общее пользовательское время превышает реальное время, поскольку характеризует одновременно все четыре процесса.
5. Тот факт, что последовательная обработка файлов приводит на однопроцессорных системам к аналогичным результатам, говорит о том, что простейшее решение нередко оказывается и самым лучшим.
Таблица В.З. Показатели производительности программ поисказаданных комбинаций символов
ЦП Pentium LT Celeron LT Xeon 4×Xeon ОС W2000 XP W2000 W2000 Файловая система NTFS NTFS NTFS NTFS grepMP Реальное время 14,72 3,95 10,58 0,63 Пользовательское время - - - - Системное время - - - - grepMT Реальное время 7,08 3,61 8,09 0,73 Пользовательское время 0,30 0,41 0,27 2,23 Системное время 0,09 0,47 0,13 0,28 grepSQ Реальное время 6,71 3,86 6,71 0,97 Пользовательское время - - - - Системное время - - - -Сортировка файлов
Для тестирования четырех вариантов реализации программ сортировки из главы 5 использовался целевой файл, состоящий из 100 000 записей размером 64 байта каждая (всего 6,4 Мбайт). Вывод отсортированного файла во всех случаях подавлялся, чтобы можно было оценивать только время, необходимое для выполнения собственно сортировки. После этого тестировалась многопоточная сортировка (программа 7.2) файла размером 25 Мбайт, состоящего из 400 000 записей размером 64 байта каждая, с использованием одной, двух и четырех потоков. В каждом отдельном запуске использовался отдельный файл, генерируемый программой RandFile, которая находится в каталоге главы 5. Результаты для разных запусков заметно различались между собой.
1. Программа sortBT (программа 5.1) создает бинарное дерево поиска, требующее выделения минимального объема памяти под каждую запись. Эта программа интенсивно использует процессор.
2. Программа sortFL (программа 5.4) создает отображение файла перед тем, как использовать программу qsort. Тестировалась также программа sortFLSR (доступ к куче подвергался сериализации), однако существенных отличий от предыдущего варианта замечено не было.
3. Текст программы sortHP в книге не приводился. Эта программа предварительно распределяет буфер для файла, а затем сортирует файл, считанный в этот буфер, а не его отображение, как программа sortFL.
4. Программа sortMM (программа 5.5) создает постоянно существующий индексный файл.
5. Программа sortMT (программа 7.2) реализует многопоточную сортировку слиянием. Результаты представлены в строках sortMT1, sortMT2 и sortMT4 в соответствии с количеством параллельных потоков. Результаты могут значительно меняться в зависимости от характера сортируемых данных, хотя размер и случайный характер распределения значений данных сглаживают эти различия, что, как правило, характерно для базового алгоритма быстрой сортировки, который использован для реализации функции qsort библиотеки С.
Комментарии1. Реализация, использующая алгоритм бинарного дерева (программа sortBT), интенсивно использует процессор; кроме того, память в ней распределяется отдельно для каждой записи.
2. Применение отображения файлов и чтение файла в предварительно выделенный буфер обеспечивают примерно одинаковую производительность, но в этих тестах отображение файлов ничем особенным себя не проявило, а в некоторых случаях даже значительно ухудшало результаты. Вместе с тем, в ряде случаев как sortFL, так и sortHP обеспечивали превосходные результаты.
3. Суммарное пользовательское и системное время иногда превышает истекшее время, даже если используется только один поток.
4. Программа sortMT демонстрирует возможности SMP-систем. В некоторых случаях использование дополнительных потоков приводило к повышению производительности и на однопроцессорных системах.
Таблица В.4. Показатели производительности программ сортировки файлов
ЦП Pentium LT Celeron LT Xeon 4×Xeon ОС W2000 XP W2000 W2000 Файловая система NTFS NTFS NTFS NTFS sortBT Реальное время - 9,61 - - Пользовательское время - 1,84 - - Системное время - 7,44 - - sortFL Реальное время 11,15 0,78 1,74 5,38 Пользовательское время 4,81 0,41 0,26 5,19 Системное время 0,15 0,09 0,09 0,02 sortHP Реальное время 1,76 0,34 1,52 1,30 Пользовательское время 1,62 0,22 0,15 1,28 Системное время 0,11 0,05 0,03 0,04 sortMM Реальное время 0,99 1,44 1,92 1,39 Пользовательское время 0,31 0,18 0,15 0,38 Системное время 0,68 0,47 0,36 1,03 sortMT1 Реальное время 3,18 3,58 6,80 0,14 Пользовательское время 0,01 0,95 0,01 0,05 Системное время 0,46 0,16 0,16 0,11 sortMT2 Реальное время 2,10 1,22 6,70 0,13 Пользовательское время 0,01 1,05 0,01 0,02 Системное время 0,40 0,16 0,16 0,13 sortMT4 Реальное время 2,20 1,49 6,22 0,13 Пользовательское время 0,01 1,18 0,01 0,12 Системное время 0,16 0,15 0,16 0,09Множество потоков, соревнующихся между собой за обладание единственным ресурсом
