关于C#：更快相当于gettimeofday


faster equivalent of gettimeofday

在尝试构建一个对延迟敏感的应用程序时，需要每秒发送100条消息，每条消息都有时间字段，我们要考虑优化gettimeofday。
首先想到的是基于rdtsc的优化。 有什么想法吗 ？ 还有其他指针吗？
返回的时间值所需的准确度以毫秒为单位，但如果该值偶尔与接收器不同步1-2毫秒，则不是很大。
试图比62纳秒的gettimeofday做得更好

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POSIX时钟

我为POSIX时钟源写了一个基准：

  • 时间=> 3个周期
  • ftime(ms)=> 54个周期
  • gettimeofday(us)=> 42个周期
  • clock_gettime(ns)=> 9个周期(CLOCK_MONOTONIC_COARSE)
  • clock_gettime(ns)=> 9个周期(CLOCK_REALTIME_COARSE)
  • clock_gettime(ns)=> 42个周期(CLOCK_MONOTONIC)
  • clock_gettime(ns)=> 42个周期(CLOCK_REALTIME)
  • clock_gettime(ns)=> 173个周期(CLOCK_MONOTONIC_RAW)
  • clock_gettime(ns)=> 179个周期(CLOCK_BOOTTIME)
  • clock_gettime(ns)=> 349个周期(CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID)
  • clock_gettime(ns)=> 370个周期(CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID)
  • rdtsc(周期)=> 24个周期

这些数字来自Linux 4.0上的Intel Core i7-4771 CPU @ 3.50GHz。这些测量是使用TSC寄存器进行的，并且每个时钟方法运行数千次，并采用最小成本值。

您将要在要运行的计算机上进行测试，但这些计算机的实现方式因硬件和内核版本而异。代码可以在这里找到。它依赖于TSC寄存器进行循环计数，它在同一个repo(tsc.h)中。

TSC

访问TSC(处理器时间戳计数器)是最准确和最便宜的时间方式。通常，这是内核自己使用的内容。它在现代英特尔芯片上也非常简单，因为TSC在内核之间同步，不受频率调整的影响。因此它提供了一个简单的全球时间源。您可以在此处查看使用它的示例，并在此处演示汇编代码。

这个问题的主要问题(可移植性除外)似乎没有从循环到纳秒的好方法。英特尔文档据我所知，TSC以固定频率运行，但该频率可能与处理器规定的频率不同。英特尔似乎没有提供可靠的方法来确定TSC频率。 Linux内核似乎通过测试两个硬件定时器之间发生了多少TSC周期来解决这个问题(见这里)。

Memcached的

Memcached很难做到缓存方法。它可能只是为了确保跨平台的性能更具可预测性，或者使用多个内核进行更好的扩展。它也可能不值得进行优化。

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您是否真的进行过基准测试，发现gettimeofday速度慢得令人无法接受？

以每秒100条消息的速率，每条消息有10毫秒的CPU时间。如果你有多个核心，假设它可以完全并行化，你可以轻松地将其增加4-6倍 - 每条消息40-60毫秒！ gettimeofday的成本不太可能接近10毫秒 - 我怀疑它更像1-10微秒(在我的系统上，微基准测试它每次通话大约1微秒 - 自己试试)。您的优化工作将更好地用于其他地方。

虽然使用TSC是一个合理的想法，现代Linux已经有一个基于TSC的用户空间gettimeofday - 在可能的情况下，vdso将引入gettimeofday的实现，该实现将偏移量(从共享内核用户内存段读取)应用于的价值，因此计算一天中没有进入内核的时间。但是，某些CPU型号没有在不同内核或不同软件包之间同步的TSC，因此最终可能会被禁用。如果您需要高性能计时，您可能首先要考虑查找具有同步TSC的CPU模型。

也就是说，如果你愿意牺牲大量的分辨率(你的时间只能精确到最后一个滴答，意味着它可以关闭几十毫秒)，你可以使用CLOCK_MONOTONIC_COARSE或CLOCK_REALTIME_COARSE和clock_gettime。这也是用vdso实现的，并且保证不会调用内核(对于最近的内核和glibc)。

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就像bdonian所说，如果你每秒只发送几百条消息，那么gettimeofday就足够快了。

但是，如果您每秒发送数百万条消息，则可能会有所不同(但您仍应测量它是瓶颈)。在这种情况下，您可能需要考虑这样的事情：

  • 有一个全局变量，给出你所需精度的当前时间戳
  • 有一个专用的后台线程除了更新时间戳之外什么都不做(如果时间戳应该每T个单位更新一次，那么让线程休眠一小部分T然后更新时间戳;如果需要，使用实时功能)
  • 所有其他线程(或主进程，如果您不使用其他线程)只读取全局变量

如果C语言大于sig_atomic_t，则C语言不保证您可以读取时间戳值。您可以使用锁定来处理它，但锁定很重。相反，您可以使用volatile sig_atomic_t类型变量来索引时间戳数组：后台线程更新数组中的下一个元素，然后更新索引。其他线程读取索引，然后读取数组：它们可能会得到一点点过时的时间戳(但下次它们会得到正确的时间戳)，但它们不会遇到问题，因为它们会读取时间戳。同时它正在更新，并获得旧值的一些字节和一些新值。

但是这一切对于每秒数百条消息来说太过分了。

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以下是基准。我看到约30ns。来自rashad的printTime()如何在C ++中获取当前时间和日期？

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#include <string>
#include <iostream>
#include <sys/time.h>
using namespace std;

void printTime(time_t now)
{
    struct tm  tstruct;
    char       buf[80];
    tstruct = *localtime(&now);
    strftime(buf, sizeof(buf),"%Y-%m-%d.%X", &tstruct);
    cout << buf << endl;
}

int main()
{
   timeval tv;
   time_t tm;

   gettimeofday(&tv,NULL);
   printTime((time_t)tv.tv_sec);
   for(int i=0; i<100000000; i++)
        gettimeofday(&tv,NULL);
   gettimeofday(&tv,NULL);
   printTime((time_t)tv.tv_sec);

   printTime(time(NULL));
   for(int i=0; i<100000000; i++)
        tm=time(NULL);
   printTime(time(NULL));

   return 0;
}

100,000秒或30ns的3秒;

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2014-03-20.09:23:38
2014-03-20.09:23:41

你需要毫秒精度吗？如果没有，你可以简单地使用time()并处理unix时间戳。

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