與Linux相比，為什么Mac OS X上的pthread_mutex性能如此糟糕？

Question

我現在正在學習多線程編程，並且我注意到在Mac OS X上使用互斥鎖實現同步的程序非常慢，在某種程度上，通常最好使用單線程。 我知道有很多更快的同步方法，但是我仍然想知道為什么會這樣。 為了進行簡單的時間測量，我編寫了該程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/time.h>
pthread_mutex_t lock;
long s;
double cur_time() {
  struct timeval tp[1];
  gettimeofday(tp, NULL);
  return tp->tv_sec + tp->tv_usec * 1.0E-6;
}


void * func(){
  int n = 1000000;
  while(n > 0){
  pthread_mutex_lock(&lock);
  s++;
  n --;
  pthread_mutex_unlock(&lock);
}
return 0;
}
void * thread_func(void * arg_){
  return func();
}

int main(){
  pthread_mutex_init(&lock,NULL);
  s = 0;
  int i;
  pthread_t pids[3];

  double t1 = cur_time();
  for(i = 0; i < 3; i++){
    pthread_create(&pids[i],NULL,thread_func,NULL);
  }
  for(i = 0; i < 3; i++){
    pthread_join(pids[i],0);
  }
  printf("s = %ld\n",s);
  double t2 = cur_time();
  printf("Time consumed: %fs\n",t2 - t1);

}

該程序在裝有4GB RAM和Intel Core i5 Dual Core 1.6GHz處理器的MacBook Air（OS X El Capitan）上運行了11.022169秒。 在裝有Ubuntu 14.04、16GB RAM和Intel Core 17 Octal Core 2.4GHz處理器的另一台計算機上，它僅運行了0.493699秒。 我知道這兩台計算機之間的處理能力存在明顯差異，但是我不希望兩者之間的差異如此之大。 此外，在使用其他鎖（例如自旋鎖）時，兩者之間的差別永遠不會這么大。

如果有人能為我提供一些有關這種差異的原因的知識，我將不勝感激。

補充：我錯過了一些東西。 我還分別比較了每個操作系統上的自旋鎖和互斥鎖。 在Linux上，自旋鎖比具有大量線程的互斥鎖要慢得多，而在Mac OS X上，互斥鎖總是要慢得多，相差一到兩位數。

Answer 1

在MacOS上默認情況下，互斥體顯然是作為“一般”互斥體實現的。 不利的一面是會大大降低性能。 參見https://blog.mozilla.org/nfroyd/2017/03/29/on-mutex-performance-part-1/

請注意，當Mozilla嘗試在Mac上切換至FIRSTFIT（未記錄！）時，我們發現了阻止它的問題： https ://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=1353787#c7

Answer 2

在Linux上，互斥鎖通常是根據futex系統調用來實現的。 在OS X上，鎖定的成本要高得多，因為它需要向內核發送消息。 但是，眾所周知，這很難正確進行基准測試，而且我還沒有檢查您的代碼。