Quelle  sched-messaging.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 *
 * sched-messaging.c
 *
 * messaging: Benchmark for scheduler and IPC mechanisms
 *
 * Based on hackbench by Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au>
 * Ported to perf by Hitoshi Mitake <mitake@dcl.info.waseda.ac.jp>
 *
 */

#include <subcmd/parse-options.h>
#include "bench.h"

/* Test groups of 20 processes spraying to 20 receivers */
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/time.h>
#include <poll.h>
#include <limits.h>
#include <err.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/time64.h>

#define DATASIZE 100

static bool use_pipes = false;
static unsigned int nr_loops = 100;
static bool thread_mode = false;
static unsigned int num_groups = 10;
static unsigned int total_children = 0;
static struct list_head sender_contexts = LIST_HEAD_INIT(sender_contexts);
static struct list_head receiver_contexts = LIST_HEAD_INIT(receiver_contexts);

struct sender_context {
 struct list_head list;
 unsigned int num_fds;
 int ready_out;
 int wakefd;
 int out_fds[];
};

struct receiver_context {
 struct list_head list;
 unsigned int num_packets;
 int in_fds[2];
 int ready_out;
 int wakefd;
};

union messaging_worker {
 pthread_t thread;
 pid_t pid;
};

static union messaging_worker *worker_tab;

static void fdpair(int fds[2])
{
 if (use_pipes) {
  if (pipe(fds) == 0)
   return;
 } else {
  if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, fds) == 0)
   return;
 }

 err(EXIT_FAILURE, use_pipes ? "pipe()" : "socketpair()");
}

/* Block until we're ready to go */
static void ready(int ready_out, int wakefd)
{
 struct pollfd pollfd = { .fd = wakefd, .events = POLLIN };

 /* Tell them we're ready. */
 if (write(ready_out, "R", 1) != 1)
  err(EXIT_FAILURE, "CLIENT: ready write");

 /* Wait for "GO" signal */
 if (poll(&pollfd, 1, -1) != 1)
  err(EXIT_FAILURE, "poll");
}

/* Sender sprays nr_loops messages down each file descriptor */
static void *sender(struct sender_context *ctx)
{
 char data[DATASIZE];
 unsigned int i, j;

 ready(ctx->ready_out, ctx->wakefd);
 memset(data, 'S', sizeof(data));

 /* Now pump to every receiver. */
 for (i = 0; i < nr_loops; i++) {
  for (j = 0; j < ctx->num_fds; j++) {
   int ret, done = 0;

again:
   ret = write(ctx->out_fds[j], data + done,
        sizeof(data) - done);
   if (ret < 0)
    err(EXIT_FAILURE, "SENDER: write");
   done += ret;
   if (done < DATASIZE)
    goto again;
  }
 }

 return NULL;
}


/* One receiver per fd */
static void *receiver(struct receiver_context* ctx)
{
 unsigned int i;

 if (!thread_mode)
  close(ctx->in_fds[1]);

 /* Wait for start... */
 ready(ctx->ready_out, ctx->wakefd);

 /* Receive them all */
 for (i = 0; i < ctx->num_packets; i++) {
  char data[DATASIZE];
  int ret, done = 0;

again:
  ret = read(ctx->in_fds[0], data + done, DATASIZE - done);
  if (ret < 0)
   err(EXIT_FAILURE, "SERVER: read");
  done += ret;
  if (done < DATASIZE)
   goto again;
 }

 return NULL;
}

static void create_thread_worker(union messaging_worker *worker,
     void *ctx, void *(*func)(void *))
{
 pthread_attr_t attr;
 int ret;

 if (pthread_attr_init(&attr) != 0)
  err(EXIT_FAILURE, "pthread_attr_init:");

#ifndef __ia64__
 if (pthread_attr_setstacksize(&attr, PTHREAD_STACK_MIN) != 0)
  err(EXIT_FAILURE, "pthread_attr_setstacksize");
#endif

 ret = pthread_create(&worker->thread, &attr, func, ctx);
 if (ret != 0)
  err(EXIT_FAILURE, "pthread_create failed");

 pthread_attr_destroy(&attr);
}

static void create_process_worker(union messaging_worker *worker,
      void *ctx, void *(*func)(void *))
{
 /* Fork the receiver. */
 worker->pid = fork();

 if (worker->pid == -1) {
  err(EXIT_FAILURE, "fork()");
 } else if (worker->pid == 0) {
  (*func) (ctx);
  exit(0);
 }
}

static void create_worker(union messaging_worker *worker,
     void *ctx, void *(*func)(void *))
{
 if (!thread_mode)
  return create_process_worker(worker, ctx, func);
 else
  return create_thread_worker(worker, ctx, func);
}

static void reap_worker(union messaging_worker *worker)
{
 int proc_status;
 void *thread_status;

 if (!thread_mode) {
  /* process mode */
  wait(&proc_status);
  if (!WIFEXITED(proc_status))
   exit(1);
 } else {
  pthread_join(worker->thread, &thread_status);
 }
}

/* One group of senders and receivers */
static unsigned int group(union messaging_worker *worker,
  unsigned int num_fds,
  int ready_out,
  int wakefd)
{
 unsigned int i;
 struct sender_context *snd_ctx = malloc(sizeof(struct sender_context) +
      num_fds * sizeof(int));

 if (!snd_ctx)
  err(EXIT_FAILURE, "malloc()");

 list_add(&snd_ctx->list, &sender_contexts);
 for (i = 0; i < num_fds; i++) {
  int fds[2];
  struct receiver_context *ctx = malloc(sizeof(*ctx));

  if (!ctx)
   err(EXIT_FAILURE, "malloc()");

  list_add(&ctx->list, &receiver_contexts);

  /* Create the pipe between client and server */
  fdpair(fds);

  ctx->num_packets = num_fds * nr_loops;
  ctx->in_fds[0] = fds[0];
  ctx->in_fds[1] = fds[1];
  ctx->ready_out = ready_out;
  ctx->wakefd = wakefd;

  create_worker(worker + i, ctx, (void *)receiver);

  snd_ctx->out_fds[i] = fds[1];
  if (!thread_mode)
   close(fds[0]);
 }

 /* Now we have all the fds, fork the senders */
 for (i = 0; i < num_fds; i++) {
  snd_ctx->ready_out = ready_out;
  snd_ctx->wakefd = wakefd;
  snd_ctx->num_fds = num_fds;

  create_worker(worker + num_fds + i, snd_ctx, (void *)sender);
 }

 /* Close the fds we have left */
 if (!thread_mode)
  for (i = 0; i < num_fds; i++)
   close(snd_ctx->out_fds[i]);

 /* Return number of children to reap */
 return num_fds * 2;
}

static void sig_handler(int sig __maybe_unused)
{
 unsigned int i;

 /*
  * When exit abnormally, kill all forked child processes.
 */
 for (i = 0; i < total_children; i++)
  kill(worker_tab[i].pid, SIGKILL);
}

static const struct option options[] = {
 OPT_BOOLEAN('p', "pipe", &use_pipes,
      "Use pipe() instead of socketpair()"),
 OPT_BOOLEAN('t', "thread", &thread_mode,
      "Be multi thread instead of multi process"),
 OPT_UINTEGER('g', "group", &num_groups, "Specify number of groups"),
 OPT_UINTEGER('l', "nr_loops", &nr_loops, "Specify the number of loops to run (default: 100)"),
 OPT_END()
};

static const char * const bench_sched_message_usage[] = {
 "perf bench sched messaging <options>",
 NULL
};

int bench_sched_messaging(int argc, const char **argv)
{
 unsigned int i;
 struct timeval start, stop, diff;
 unsigned int num_fds = 20;
 int readyfds[2], wakefds[2];
 char dummy;
 struct sender_context *pos, *n;

 argc = parse_options(argc, argv, options,
        bench_sched_message_usage, 0);

 worker_tab = malloc(num_fds * 2 * num_groups * sizeof(union messaging_worker));
 if (!worker_tab)
  err(EXIT_FAILURE, "main:malloc()");

 fdpair(readyfds);
 fdpair(wakefds);

 if (!thread_mode) {
  signal(SIGINT, sig_handler);
  signal(SIGTERM, sig_handler);
 }

 for (i = 0; i < num_groups; i++)
  total_children += group(worker_tab + total_children, num_fds,
     readyfds[1], wakefds[0]);

 /* Wait for everyone to be ready */
 for (i = 0; i < total_children; i++)
  if (read(readyfds[0], &dummy, 1) != 1)
   err(EXIT_FAILURE, "Reading for readyfds");

 gettimeofday(&start, NULL);

 /* Kick them off */
 if (write(wakefds[1], &dummy, 1) != 1)
  err(EXIT_FAILURE, "Writing to start them");

 /* Reap them all */
 for (i = 0; i < total_children; i++)
  reap_worker(worker_tab + i);

 gettimeofday(&stop, NULL);

 timersub(&stop, &start, &diff);

 switch (bench_format) {
 case BENCH_FORMAT_DEFAULT:
  printf("# %d sender and receiver %s per group\n",
         num_fds, thread_mode ? "threads" : "processes");
  printf("# %d groups == %d %s run\n\n",
         num_groups, num_groups * 2 * num_fds,
         thread_mode ? "threads" : "processes");
  printf(" %14s: %lu.%03lu [sec]\n", "Total time",
         (unsigned long) diff.tv_sec,
         (unsigned long) (diff.tv_usec / USEC_PER_MSEC));
  break;
 case BENCH_FORMAT_SIMPLE:
  printf("%lu.%03lu\n", (unsigned long) diff.tv_sec,
         (unsigned long) (diff.tv_usec / USEC_PER_MSEC));
  break;
 default:
  /* reaching here is something disaster */
  fprintf(stderr, "Unknown format:%d\n", bench_format);
  exit(1);
  break;
 }

 free(worker_tab);
 list_for_each_entry_safe(pos, n, &sender_contexts, list) {
  list_del_init(&pos->list);
  free(pos);
 }
 list_for_each_entry_safe(pos, n, &receiver_contexts, list) {
  list_del_init(&pos->list);
  free(pos);
 }
 return 0;
}