Độ trễ thấp giữa các luồng trong cùng một quá trình

Question

Ứng dụng bàn điều khiển có 3 luồng: Main, T1, T2. Mục đích là để 'tín hiệu' cả T1, T2 (và để cho họ làm một số công việc) từ các chủ đề chính trong độ trễ thấp nhất càng tốt (ms)

LƯU Ý:

• xin vui lòng bỏ qua Jitter , GC vv (tôi có thể xử lý đó)
• chi phí cuộc gọi ElapsedLogger.WriteLine dưới 50ns (nano giây)

Hãy nhìn vào mã bên dưới:

012.

mẫu 1

class Program 
{ 
    private static string msg = string.Empty; 
    private static readonly CountdownEvent Countdown = new CountdownEvent(1); 

    static void Main(string[] args) 
    { 
     while (true) 
     { 
      Countdown.Reset(1); 
      var t1 = new Thread(Dowork) { Priority = ThreadPriority.Highest }; 
      var t2 = new Thread(Dowork) { Priority = ThreadPriority.Highest }; 
      t1.Start(); 
      t2.Start(); 

      Console.WriteLine("Type message and press [enter] to start"); 
      msg = Console.ReadLine(); 

      ElapsedLogger.WriteLine("Kick off!"); 
      Countdown.Signal(); 

      Thread.Sleep(250); 
      ElapsedLogger.FlushToConsole(); 
     } 
    } 
    private static void Dowork() 
    { 
     string t = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString(); 
     ElapsedLogger.WriteLine("{0} - Waiting...", t); 

     Countdown.Wait(); 

     ElapsedLogger.WriteLine("{0} - Message received: {1}", t, msg); 
    } 
} 

Output:

Type message and press [enter] to start 
test3 
20141028 12:03:24.230647|5 - Waiting... 
20141028 12:03:24.230851|6 - Waiting... 
20141028 12:03:30.640351|Kick off! 
20141028 12:03:30.640392|5 - Message received: test3 
20141028 12:03:30.640394|6 - Message received: test3 

Type message and press [enter] to start 
test4 
20141028 12:03:30.891853|7 - Waiting... 
20141028 12:03:30.892072|8 - Waiting... 
20141028 12:03:42.024499|Kick off! 
20141028 12:03:42.024538|7 - Message received: test4 
20141028 12:03:42.024551|8 - Message received: test4 

Trong mã 'trễ' ở trên là khoảng 40-50μs. Cuộc gọi báo hiệu CountdownEvent rất rẻ (dưới 50ns) nhưng các luồng T1, T2 bị treo và phải mất thời gian để đánh thức chúng.

mẫu 2

class Program 
{ 
    private static string _msg = string.Empty; 
    private static bool _signal = false; 

    static void Main(string[] args) 
    { 
     while (true) 
     { 
      _signal = false; 
      var t1 = new Thread(Dowork) {Priority = ThreadPriority.Highest}; 
      var t2 = new Thread(Dowork) {Priority = ThreadPriority.Highest}; 
      t1.Start(); 
      t2.Start(); 

      Console.WriteLine("Type message and press [enter] to start"); 
      _msg = Console.ReadLine(); 

      ElapsedLogger.WriteLine("Kick off!"); 
      _signal = true; 

      Thread.Sleep(250); 
      ElapsedLogger.FlushToConsole(); 
     } 
    } 
    private static void Dowork() 
    { 
     string t = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString(); 
     ElapsedLogger.WriteLine("{0} - Waiting...", t); 

     while (!_signal) { Thread.SpinWait(10); } 

     ElapsedLogger.WriteLine("{0} - Message received: {1}", t, _msg); 
    } 
} 

Output:

Type message and press [enter] to start 
testMsg 
20141028 11:56:57.829870|5 - Waiting... 
20141028 11:56:57.830121|6 - Waiting... 
20141028 11:57:05.456075|Kick off! 
20141028 11:57:05.456081|6 - Message received: testMsg 
20141028 11:57:05.456081|5 - Message received: testMsg 

Type message and press [enter] to start 
testMsg2 
20141028 11:57:05.707528|7 - Waiting... 
20141028 11:57:05.707754|8 - Waiting... 
20141028 11:57:57.535549|Kick off! 
20141028 11:57:57.535576|7 - Message received: testMsg2 
20141028 11:57:57.535576|8 - Message received: testMsg2 

này thời gian 'trễ' là khoảng 6-7μs. (nhưng CPU cao) Điều này là do T1, T2 chủ đề được buộc phải hoạt động (họ không làm gì chỉ cần ghi thời gian CPU)

Trong ứng dụng 'thực' tôi không thể quay CPU như vậy (Tôi có nhiều chủ đề đang hoạt động và nó sẽ làm cho nó tồi tệ hơn/chậm hơn hoặc thậm chí giết chết máy chủ).

Có bất kỳ thứ gì tôi có thể sử dụng thay vào đó để giảm độ trễ xuống khoảng 10-15 μ? Tôi đoán với nhà sản xuất/mẫu người tiêu dùng nó sẽ không thực hiện nhanh hơn sử dụng CountdownEvent. Chờ/Pulse cũng đắt hơn CountdownEvent.

Tôi có thể đạt được điều gì trong mẫu 1 hay nhất?

Mọi đề xuất?

Tôi cũng sẽ thử các ổ cắm thô khi có thời gian.

Answer 1

Tôi đồng ý rằng phương pháp SpinWait() không thực tế để sử dụng sản xuất. Chủ đề của bạn sẽ phải đi ngủ và được đánh thức.

Tôi thấy bạn đã xem chờ/Xung. Bạn đã điểm chuẩn bất kỳ nguyên thủy nào khác có sẵn trong .net? "Threading in C#" của Joe Albahari có đánh giá toàn diện về tất cả các tùy chọn của bạn. http://www.albahari.com/threading/part4.aspx#_Signaling_with_Wait_and_Pulse

Một điểm tôi muốn chạm vào: Bạn tự tin vào dấu thời gian do ElapsedLogger tạo ra như thế nào?

Answer 2

Không có nhiều thứ có thể thực hiện được vì chuỗi khác phải được hệ điều hành lên lịch.

Tăng mức độ ưu tiên của chuỗi chờ đợi là điều duy nhất có thể tạo ra sự khác biệt nhiều và bạn đã thực hiện điều đó. Bạn có thể đi cao hơn nữa.

Nếu bạn thực sự cần độ trễ thấp nhất có thể để kích hoạt tác vụ khác, bạn nên biến nó thành một hàm có thể được gọi trực tiếp từ chuỗi kích hoạt.