3  Performances des entrées/sorties

Les quelques exercices suivants visent à montrer que l’utilisation de tampons améliore très sensiblement les performances des opérations d’entrées/sorties. Deux niveaux d’utilisation de tampons peuvent être distingués :

• les tampons mis en œuvre dans l’espace utilisateur, par exemple par la bibliothèque standard d’entrées/sorties ;
• les tampons mis en œuvre dans l’espace noyau par le système d’exploitation lui-même et autorisant la non synchronisation entre les appels systèmes et les écritures effectives sur les périphériques.

Il va s’agir de produire différentes versions de la commande cat et d’en comparer les performances.

Il est rappelé que la commande cat produit sur la sortie standard (STDOUT_FILENO ou stdout) le contenu des fichiers dont les noms sont fournis en paramètre. Notre implantation n’accepte aucune option.

Durée d’exécution d’une commande

La commande time affiche le temps d’exécution d’une commande donnée en paramètre. Trois informations sont reportées (voir aussi l’option -p) :

• le temps écoulé entre le début et la fin de la commande (elapsed time ou real time) ;
• le temps processeur utilisé en mode utilisateur (user time) ;
• le temps processeur utilisé en mode système pour le compte du programme (system time ou kernel time).

Attention, il existe aussi une commande interne du shell nommée time qui reporte ces informations sous un autre format.

La commande time qui nous intéresse est souvent placée dans /usr/bin/time. Cette version comporte une option -f permettant de spécifier le format d’affiche du résultat à la manière de printf.

Programmer en shell : les scripts shell

Un script shell est une suite de commandes shell regroupées dans un fichier dont l’exécution invoquera un shell avec la suite des commandes du fichier. En dehors des commandes habituellement utilisées en interactif, un shell reconnaît aussi des commandes telles des if ou for permettant le contrôle du flux d’exécution. Vous pourrez vous inspirer de l’exemple fourni ici. Sauvegardez le contenu suivant dans un fichier mcat.sh

#! /bin/sh -uf
#
# mcat -- campagne d'appels à mcat-scd
#
# squelette de shell script

# La commande à tester
MCAT=./mcat-scd
# le fichier à lui mettre en entrée
MCAT_INPUT=bigfile
# Le fichier de temps à générer
TIME_FILE=mcat-tm.dat

# la commande gnu time
TIME_CMD="/usr/bin/time"
# les options de cette commande
TIME_OPT="-f %e %U %S"

# initialisation du fichier de résultats
rm -f $TIME_FILE && echo "# real user sys" > $TIME_FILE

# un exemple de boucle
for str in  foo bar gee ; do 
    echo $str
done

# un autre exemple de boucle
for size in `awk 'BEGIN { for( i=1; i<=8388608; i*=2 ) print i }'`; do
    export MCAT_BUFSIZ=$size
    echo $MCAT_BUFSIZ 
done

# un exemple de redirection des sorties standard et d'erreur
$TIME_CMD "$TIME_OPT" ls > /dev/null 2>> $TIME_FILE

# eof

Il s’agit ensuite de rendre exécutable ce fichier :

% chmod +x mcat.sh

que l’on peut ensuite invoquer :

% ./mcat.sh
foo
bar
gee
1
2
4
8
[...]
% cat mcat-tm.dat
# real user sys
 0.01 0.00 0.01

Tracé de courbes avec gnuplot

Gnuplot est un utilitaire de tracé de courbes. Dans sa version interactive, gnuplot accepte des commandes au prompt. Ces commandes acceptent parfois des arguments. Les arguments chaîne de caractères doivent être fournis entre quotes simples ’ ou doubles ".

La commande plot permet de tracer des courbes. Les données sont lues depuis un fichier à raison d’un couple abscisse/ordonnée par ligne comme dans cet exemple basique, fichier ex1.dat (les # introduisent des commentaires) :

# taille duree
10   540.25
12   398.25
16   653.75

que l’on donne en paramètre à la commande plot :

gnuplot> plot "ex1.dat"

Il est possible de désigner les colonnes à considérer dans un fichier en comportant plus de deux comme celui-ci (ex2.dat) :

# taille duree vitesse
10   540.25  56
12   398.25  35 
16   653.75  21 

on utilise alors l’option using de la commande plot :

gnuplot> set xlabel "taille en lignes"
gnuplot> set ylabel "vitesse en octets/s"
gnuplot> plot "ex2.dat" using 1:3 

L’exemple suivant, plus complet, introduit d’autres commandes et options. On utilise ici le fait qu’il est possible d’invoquer gnuplot avec en paramètre un fichier comportant des commandes

% cat run.gnu
set title "Temps et vitesse d'execution"
set logscale x
set xlabel "taille en lignes"
set logscale y
set ylabel "temps en s ou vitesse en octets/s"
set style data linespoints
plot "ex2.dat" using 1:2 title "temps", \
     "ex2.dat" using 1:3 title "vitesse"
pause -1  "Hit return to continue"
% gnuplot run.gnu

[fin provisoire du sujet...]