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主页 / unix / 问题 / 692273
Accepted
Xavier Merino
Xavier Merino
Asked: 2022-02-28 02:17:14 +0800 CST2022-02-28 02:17:14 +0800 CST 2022-02-28 02:17:14 +0800 CST

使用 ltrace 计时系统调用:添加 `syscall` + `clock_gettime`?

  • 772

我正在寻找系统调用方面的一些清晰度。我尝试通过直接调用系统调用来避免 vDSO clock_gettime。这是一个名为sys_clock_gettime.

int clock = CLOCK_MONOTONIC;
struct timespec ts;
if (syscall(__NR_clock_gettime, clock, &ts) == -1){
  exit(-1); 
}

该程序采用时钟的名称(CLOCK_BOOTTIME, CLOCK_MONOTONIC等...)和要进行的许多调用。例如,下面的代码片段将调用 100 次clock_gettime时钟CLOCK_BOOTTIME。

./sys_clock_gettime CLOCK_BOOTTIME 100

我试图ltrace弄清楚发生了什么:

ltrace -cS ./sys_clock_gettime CLOCK_BOOTTIME 100
% time     seconds  usecs/call     calls      function
------ ----------- ----------- --------- --------------------
 77.41    0.006887          68       100 syscall
 14.32    0.001274          12       100 clock_gettime
  1.79    0.000159         159         1 brk
  1.17    0.000104         104         1 exit
  1.16    0.000103          51         2 strcmp
  0.82    0.000073          14         5 mmap
  0.65    0.000058          14         4 mprotect
  0.61    0.000054          54         1 exit_group
  0.51    0.000045          45         1 atoi
  0.31    0.000028          14         2 openat
  0.30    0.000027          13         2 fstat
  0.29    0.000026          13         2 close
  0.19    0.000017          17         1 munmap
  0.17    0.000015          15         1 access
  0.16    0.000014          14         1 read
  0.15    0.000013          13         1 arch_prctl
------ ----------- ----------- --------- --------------------
100.00    0.008897                   225 total

出于某种原因,有一个syscall条目和一个clock_gettime条目。您可以说这syscall是一个库条目,clock_gettime而是一个系统调用条目,因为如果您禁用其中的-S模式,ltrace它将不会显示。如果我对系统调用的执行时间感兴趣,我应该添加syscall和clock_gettime信息吗?出于某种原因,这只发生在我在 Amazon Linux 2 中运行它时,在我自己的计算机上的 Ubuntu VM 中运行时,我只得到一个SYS_clock_gettime条目,正如我所期望的那样。

现在,将它与另一个程序进行比较,我们称之为它vdso_clock_gettime,它采用相同的参数。

ltrace -cS ./vdso_clock_gettime CLOCK_BOOTTIME 100
% time     seconds  usecs/call     calls      function
------ ----------- ----------- --------- --------------------
 85.82    0.004340          43       100 clock_gettime
  3.08    0.000156         156         1 brk
  2.02    0.000102          51         2 strcmp
  1.90    0.000096          96         1 exit
  1.38    0.000070          14         5 mmap
  1.13    0.000057          14         4 mprotect
  0.97    0.000049          49         1 exit_group
  0.93    0.000047          47         1 atoi
  0.59    0.000030          15         2 openat
  0.51    0.000026          13         2 fstat
  0.51    0.000026          13         2 close
  0.32    0.000016          16         1 access
  0.32    0.000016          16         1 munmap
  0.26    0.000013          13         1 read
  0.26    0.000013          13         1 arch_prctl
------ ----------- ----------- --------- --------------------
100.00    0.005057                   125 total

如果我不从第一个程序的输出中添加syscall和clock_gettime条目,那么调用系统调用所需的总时间clock_gettime(12 微秒/调用)实际上比我在第二个中调用 vDSO 版本(43 微秒/调用)时要低程序。在我看来,这没有任何意义。只有当第一个程序的调用需要大约 80 微秒/调用(添加两个条目)时才有意义,因为 vDSO 应该加速这一点。

我知道在这个系统(内核 5.10)中,clock_gettime是通过 vDSO 加速的,因为当我运行下面的代码片段时,我没有得到任何输出:

strace -e clock_gettime,gettimeofday -- date >/dev/null
+++ exited with 0 +++

我不确定这是否相关,但时钟源设置为tsc. 关于这里发生了什么的任何想法?

编辑:查看实际跟踪,我开始认为调用syscall包括两者。

syscall(228, 7, 0x7ffd270f9c80, 0x1999999999999999 <unfinished ...>
clock_gettime@SYS(7, 0x7ffd270f9c80, 0x1999999999999999, 0x7ffd270fa70a) = 0
<... syscall resumed> )  

我也尝试过nanosleep,如果我同时计算syscall和nanosleep调用,睡眠时间会加倍,这没有任何意义。我对么?

linux system-calls
  • 1 1 个回答
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1 个回答

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  1. Best Answer
    Stephen Kitt
    2022-02-28T05:23:29+08:002022-02-28T05:23:29+08:00

    我怀疑一些混乱归结为命名。在我的系统上,强制系统调用会产生这种风格的跟踪:

    % time     seconds  usecs/call     calls      function
    ------ ----------- ----------- --------- --------------------
     84.10    0.005402          54       100 syscall
     10.14    0.000651           6       100 SYS_clock_gettime
      1.87    0.000120          17         7 SYS_mmap
      0.97    0.000062          62         1 SYS_brk
      0.72    0.000046          11         4 SYS_mprotect
      0.47    0.000030          30         1 SYS_access
      0.45    0.000029          29         1 SYS_read
      0.37    0.000024          12         2 SYS_fstat
      0.31    0.000020          10         2 SYS_openat
      0.26    0.000017          17         1 SYS_munmap
      0.23    0.000015           7         2 SYS_close
      0.11    0.000007           7         1 SYS_arch_prctl
    ------ ----------- ----------- --------- --------------------
    100.00    0.006423                   222 total
    

    使用 vDSO 会产生这种风格的跟踪:

    % time     seconds  usecs/call     calls      function
    ------ ----------- ----------- --------- --------------------
     93.17    0.004158          41       100 clock_gettime
      1.66    0.000074          74         1 SYS_access
      1.61    0.000072          10         7 SYS_mmap
      0.92    0.000041          10         4 SYS_mprotect
      0.72    0.000032          16         2 SYS_openat
      0.56    0.000025          25         1 SYS_brk
      0.36    0.000016           8         2 SYS_close
      0.34    0.000015           7         2 SYS_fstat
      0.34    0.000015          15         1 SYS_munmap
      0.18    0.000008           8         1 SYS_read
      0.16    0.000007           7         1 SYS_arch_prctl
    ------ ----------- ----------- --------- --------------------
    100.00    0.004463                   122 total
    

    第一种情况,程序调用C库syscall函数,该函数调用clock_gettime系统调用;在第二种情况下,程序调用 C 库clock_gettime函数,该函数调用 vDSO。这两个clock_gettime调用不同,但它们在您的跟踪中显示相同。

    据我了解,报告的时间syscall确实包括报告的时间SYS_clock_gettime;这也意味着百分比显示具有误导性。这不在文档中,而且我还没有阅读所有源代码,所以我可能错了。

    要考虑的另一点是由ltraceincludeltrace的开销测量的时间。其他分析工具,例如perf stat显示 vDSO 确实更快:

                 42.13 msec task-clock                #    0.988 CPUs utilized          
                     4      context-switches          #    0.095 K/sec                  
                     0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
                    44      page-faults               #    0.001 M/sec                  
           138,771,425      cycles                    #    3.294 GHz                      (71.53%)
            38,690,379      instructions              #    0.28  insn per cycle           (71.57%)
             7,599,904      branches                  #  180.377 M/sec                    (81.14%)
               300,729      branch-misses             #    3.96% of all branches          (75.76%)
    
           0.042636471 seconds time elapsed
    
           0.015510000 seconds user
           0.027143000 seconds sys
    

    通常用于系统调用版本(超过 100,000 次调用),以及

                  4.84 msec task-clock                #    0.815 CPUs utilized          
                     0      context-switches          #    0.000 K/sec                  
                     0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                  
                    48      page-faults               #    0.010 M/sec                  
             6,257,648      cycles                    #    1.294 GHz                      (50.28%)
             9,019,370      instructions              #    1.44  insn per cycle         
             1,925,045      branches                  #  398.113 M/sec                  
                 1,594      branch-misses             #    0.08% of all branches          (49.72%)
    
           0.005934008 seconds time elapsed
    
           0.003025000 seconds user
           0.003025000 seconds sys
    

    对于 vDSO 版本。

    • 1

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