From: Tanaka Akira <akr@...>
Date: 2009-02-21T12:24:10+09:00
Subject: [ruby-dev:38060] [Bug:1.9] thread switch when heavy load

マシンの負荷が高いときに、マルチスレッドプログラムの処理が進
まないことがあります。

以下のプログラムはパイプに 1秒毎に "a" を書き込んで、それを
他のスレッドから sysread で読み出して、読み出しにかかった時
間を表示するものです。

% cat /etc/debian_version 
4.0
% uname -a
Linux nute 2.6.18-6-486 #1 Fri Dec 12 16:18:30 UTC 2008 i686 GNU/Linux
% ruby -ve '
p $$
r, w = IO.pipe
Thread.new {
  begin
    t1 = Time.now
    loop {
      s = r.sysread(10)
      t2 = Time.now
      p [t2-t1, s]
      t1 = t2
    }
  ensure
    p $!
  end
}
loop { w.write "a"; sleep 1 }
'
ruby 1.9.2dev (2009-02-15 trunk 22328) [i686-linux]
16259
[1.5086e-05, "a"]
[1.001370774, "a"]
[1.004141531, "a"]
[1.004539908, "a"]
[1.003810203, "a"]
[1.003755167, "a"]
[1.004224783, "a"]
[1.003889822, "a"]
[1.004372847, "a"]
[2.163765927, "a"]
[15.54612696, "a"]
[1.009049164, "a"]
[1.002022536, "a"]
...

ここで、だいたいは読み出しは 1秒で行われます。これは 1秒毎に
書き込むので期待される挙動です。

しかし、ひとつ 15秒以上かかっているところがあります。

これは、このタイミングで他の端末から以下のように負荷をかけた
結果です。

% ruby -e 'loop {}'

この負荷を ^C で終わらせた後はふつうに進み出します。

負荷をかけた結果、少なくとも書き込み側のスレッドの処理が進ま
なくなっています。
(読み出し側が止まっているのでないことは、負荷を取り除いた後
に表示される "a" の数がひとつであることからわかります。もし
読みだし側だけが進まなくなっているのであれば、15個とかもっと
たくさん表示されるはずです。)

それならなにをしてんのか、ということで strace すると、
くりかえし sched_yield() してるようです。

% strace -p 16259
Process 16259 attached - interrupt to quit
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
sched_yield()                           = 0
...

少なくとも、OS が ruby に処理を進める機会をまったく与えてく
れないというわけではないようです。

しかし実際には処理が進まないのでこの挙動は嬉しくありません。

で、以下の疑問があるんですが、どうなんでしょうか。

* この挙動はどの OS で起こるのか
* ruby と GNU/Linux のどちらが問題なのか (あるいは両方か)

あと、ここでテストしたマシンはシングルプロセッサです。マルチ
プロセッサ (マルチコア) だと、再現するのに負荷を増やす必要が
あったりするかもしれません。

なお、容易に予測されることですが、1.8 では問題ありません。
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