管道与消息队列简单性能测试
Unix/Linux中进程间通信有多种方式，比较典型的有管道，命名管道（FIFO），消息队列，信号量和共享存储区。后面三种也叫POSIX XSI IPC。《Unix环境高级编程》中，进程间通信一章对“消息队列”，“STREAMS管道”和“UNIX域套接字”三种IPC的执行时间在Solaris9上进行了比较。考虑到测试时间距离现在已经比较久远，所以本文按照《APUE》中的思路在Linux2.6上重新进行一次测试。
测试环境
OS：2.6.35-29-generic #51-Ubuntu SMP CPU：Pentium(R) Dual-Core E5800 @ 3.20GHz Glibc：Version 2.12.1
测试方法
方法来源于《APUE》：测试程序先创建IPC通道，调用fork，然后从父进程向子进程发送约100MB数据。对于消息队列，调用10000此msgsnd，每个消息长度为2000字节。对于管道，调用100000次write，每次写2000字节。书中没有给出程序实现，自己写了一个简单的实现。上述方法稍有不同的是，我的实现中引入了磁盘IO（读取和保存文件），但对每一种IPC，磁盘IO时间近似相等，所以对实验结果不会有较大的影响。程序如下，源文件下载：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFSIZE 2000
static void err_exit(const char *msg)
{
fprintf(stderr, "%s:%s
", msg, strerror(errno));
exit(-1);
}
void benchmark_pipe(const char *src, const char *dst)
{
int pipefd[2], ret;
char buf[2000];
pid_t pid;
int fdin, fdout;
if (pipe(pipefd) < 0) {
err_exit("pipe");
}
if ((pid = fork()) < 0) {
err_exit("fork");
} else if (pid > 0) {
close(pipefd[0]);
if ((fdin = open(src, O_RDONLY)) < 0) {
err_exit("parent open");
}
while ((ret = read(fdin, buf, BUFSIZE)) >= 0) {
if (ret == 0) {
break;
}
if (write(pipefd[1], buf, ret) != ret) {
err_exit("paretn write");
}
}
if (ret < 0) {
err_exit("parent read");
}
close(pipefd[1]);
close(fdin);
} else {
close(pipefd[1]);
if ((fdout = open(dst, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC)) < 0) {
err_exit("child open");
}
while ((ret = read(pipefd[0], buf, BUFSIZE)) >= 0) {
if (ret == 0) {
break;
}
if (write(fdout, buf, ret) != ret) {
err_exit("child write");
}
}
if (ret < 0) {
err_exit("child read");
}
close(pipefd[0]);
close(fdout);
}
}
struct mymsg {
long mtype;
char buf[BUFSIZE];
};
void benchmark_msg(const char *src, const char *dst)
{
pid_t pid;
int msgid;
struct mymsg msg;
int fdin, fdout, ret;
struct msqid_ds msqds;
key_t mskey = 0x12345675;
if ((msgid = msgget(mskey, IPC_CREAT | IPC_EXCL| 0666)) < 0) {
err_exit("msgget");
}
if ((pid = fork()) < 0) {
err_exit("fork");
} else if (pid > 0) {
if ((fdin = open(src, O_RDONLY)) < 0) {
err_exit("parent open");
}
while ((ret = read(fdin, msg.buf, BUFSIZE)) >= 0) {
if (ret == 0) {
break;
}
msg.mtype = 0x12345;
if (msgsnd(msgid, &msg;, ret, 0) < 0) {
err_exit("msgsnd");
}
}
if (ret < 0) {
err_exit("parent msgsnd");
}
close(fdin);
/*
* delete msg queue
*/
msgctl(msgid, IPC_RMID, &msqds;);
} else {
if ((msgid = msgget(mskey, 0)) < 0) {
err_exit("child msgget");
}
if ((fdout = open(dst, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC)) < 0) {
err_exit("child open");
}
while ((ret = msgrcv(msgid, &msg;, BUFSIZE, 0, 0)) >= 0) {
if (write(fdout, msg.buf, ret) != ret) {
err_exit("child write");
}
}
if (ret < 0) {
if (errno != EIDRM)
err_exit("child read");
}
close(fdout);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "usage: ipc_benchmark [pipe|msg] source destination
");
exit(1);
}
if (strcasecmp("pipe", argv[1]) == 0) {
benchmark_pipe(argv[2], argv[3]);
} else {
benchmark_msg(argv[2], argv[3]);
}
return 0;
}
测试结果
ID Real User Sys
消息队列#1 0m0.472s 0m0.028s 0m0.224s
消息队列#2 0m0.499s 0m0.012s 0m0.236s
消息队列#3 0m0.429s 0m0.020s 0m0.232s
管道#1 0m0.443s 0m0.020s 0m0.228s
管道#2 0m0.424s 0m0.032s 0m0.200s
管道#3 0m0.446s 0m0.016s 0m0.220s
结论
虽然距离书中测试的时间已经很长了，但是结论还是不变。正如作者说的，虽然当初消息队列的引入目的是提供一个比一般IPC更快的进程间通信方法，但是这种优势已经不复存在了，而且考虑到消息队列使用方式复杂以及其他一些问题，所以在新的应用程序中不推荐再使用他们了。
Comments
sagi: 多进程没啥意思，多线程才是王道啊
刺猬: 楼上太绝对了 如果能用进程解决问题 就没有必要上多线程