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GitHub - devlights/blog-summary: ブログ「いろいろ備忘録日記」のまとめ

概要

以下、自分用のメモです。

time.Sleep()で問題ない場合が９割９部なんですが、極稀に極めて正確にタイミングを制御しないといけない場合、システムコールを直接呼び出す方が極僅かであるが正確性が上がるときがあります。

time.Sleep()は内部でGoのスケジューラと強調して動作しているため、ほんの僅かのオーバーヘッドがあります。通常気にならないものです。

syscall.Nanosleep()は、名前の通り低レベルのシステムコールを直接呼び出すのと同じことになりますので、システムコールを呼び出す分のオーバーヘッドはありますが、time.Sleep()よりもほんの少しオーバーヘッドが少ない場合があります。当たり前ですが、常にそうなる訳ではない。アプリケーションが動作する環境で状況は変わります。

サンプル

main.go

package main

import (
    "flag"
    "syscall"
    "time"
)

type (
    Args struct {
        UseSyscall bool
        Val        int
    }
)

var (
    args Args
)

func init() {
    flag.BoolVar(&args.UseSyscall, "syscall", false, "use syscall.nanosleep")
    flag.IntVar(&args.Val, "val", 1, "value")
}

func main() {
    flag.Parse()
    if err := run(); err != nil {
        panic(err)
    }
}

func run() error {
    switch args.UseSyscall {
    case true:
        //
        // syscall.Nanosleep() を使用
        //
        ts := syscall.NsecToTimespec(int64(args.Val) * time.Millisecond.Nanoseconds())
        _ = syscall.Nanosleep(&ts, nil)
    default:
        //
        // time.Sleep() を使用
        //
        d := time.Duration(args.Val) * time.Millisecond
        time.Sleep(d)
    }

    return nil
}

Taskfile.yml

# https://taskfile.dev

version: '3'

tasks:
  run:
    deps: [ build ]
    cmds:
      - hyperfine --time-unit microsecond --shell none --warmup 3 --runs 100 './app -syscall -val 5'
      - cmd: echo '-----------------------'
        silent: true
      - hyperfine --time-unit microsecond --shell none --warmup 3 --runs 100 './app -val 5'
  build:
    cmds:
      - go build -o app .
  clean:
    cmds:
      - rm -f ./app

実行

5ミリ秒での計測

計測時間が極端に短いので、hyperfineにてマイクロ秒の単位で出力するようオプション制御。

$ task
task: [build] go build -o app .
task: [run] hyperfine --time-unit microsecond --warmup 3 --runs 10 './app -syscall -val 5'
Benchmark 1: ./app -syscall -val 5
  Time (mean ± σ):     6598.1 µs ±  76.6 µs    [User: 1392.5 µs, System: 643.6 µs]
  Range (min … max):   6538.4 µs … 6733.6 µs    10 runs
 
-----------------------
task: [run] hyperfine --time-unit microsecond --warmup 3 --runs 10 './app -val 5'
Benchmark 1: ./app -val 5
  Time (mean ± σ):     6749.0 µs ± 142.1 µs    [User: 1176.5 µs, System: 829.2 µs]
  Range (min … max):   6530.1 µs … 6944.2 µs    10 runs

実行時間の比較:
- syscall.Nanosleep: 平均6,598.1µs（約6.6ms）
- time.Sleep: 平均6,749.0µs（約6.7ms）
- 差: 約150.9µs（syscall.Nanosleepがわずかに速い）
指定時間との差異:
- 指定値: 5,000µs（5ms）
- syscall.Nanosleep: +1,598.1µs（31.96%長い）
- time.Sleep: +1,749.0µs（34.98%長い）
安定性の比較:
- syscall.Nanosleepの標準偏差: 76.6µs
- time.Sleepの標準偏差: 142.1µs
- syscall.Nanosleepの方が約1.86倍安定している
CPU使用状況:
- syscall.Nanosleep: User 1,392.5µs, System 643.6µs（計2,036.1µs）
- time.Sleep: User 1,176.5µs, System 829.2µs（計2,005.7µs）
- ユーザー時間はsyscall.Nanosleepの方が長いが、システム時間はtime.Sleepの方が長い
最小・最大値の範囲:
- syscall.Nanosleep: 6,538.4µs～6,733.6µs（範囲: 195.2µs）
- time.Sleep: 6,530.1µs～6,944.2µs（範囲: 414.1µs）
- time.Sleepの変動幅が2.12倍大きい

10ミリ秒で計測

計測には hyperfine を使用。

$ task run
task: [build] go build -o app .
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -syscall'
Benchmark 1: ./app -syscall
  Time (mean ± σ):      11.6 ms ±   0.1 ms    [User: 1.9 ms, System: 0.4 ms]
  Range (min … max):    11.5 ms …  11.7 ms    10 runs
 
-----------------------
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app'
Benchmark 1: ./app
  Time (mean ± σ):      13.4 ms ±   3.4 ms    [User: 1.7 ms, System: 1.1 ms]
  Range (min … max):    11.8 ms …  23.1 ms    10 runs

30ミリ秒で計測

$ task
task: [build] go build -o app .
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -syscall'
Benchmark 1: ./app -syscall
  Time (mean ± σ):      31.8 ms ±   0.2 ms    [User: 1.6 ms, System: 0.6 ms]
  Range (min … max):    31.6 ms …  32.1 ms    10 runs
 
-----------------------
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app'
Benchmark 1: ./app
  Time (mean ± σ):      31.9 ms ±   0.2 ms    [User: 1.6 ms, System: 0.7 ms]
  Range (min … max):    31.7 ms …  32.3 ms    10 runs

50ミリ秒で計測

$ task
task: [build] go build -o app .
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -syscall -val 50'
Benchmark 1: ./app -syscall -val 50
  Time (mean ± σ):      52.1 ms ±   0.3 ms    [User: 1.6 ms, System: 0.9 ms]
  Range (min … max):    51.8 ms …  52.5 ms    10 runs
 
-----------------------
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -val 50'
Benchmark 1: ./app -val 50
  Time (mean ± σ):      51.9 ms ±   0.1 ms    [User: 1.5 ms, System: 0.8 ms]
  Range (min … max):    51.8 ms …  52.0 ms    10 runs

100ミリ秒で計測

$ task
task: [build] go build -o app .
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -syscall -val 100'
Benchmark 1: ./app -syscall -val 100
  Time (mean ± σ):     101.5 ms ±   0.2 ms    [User: 1.4 ms, System: 1.2 ms]
  Range (min … max):   101.2 ms … 101.7 ms    10 runs
 
-----------------------
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -val 100'
Benchmark 1: ./app -val 100
  Time (mean ± σ):     102.1 ms ±   0.1 ms    [User: 1.6 ms, System: 0.9 ms]
  Range (min … max):   102.0 ms … 102.4 ms    10 runs

500ミリ秒で計測

$ task
task: [build] go build -o app .
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -syscall -val 500'
Benchmark 1: ./app -syscall -val 500
  Time (mean ± σ):     502.6 ms ±   0.4 ms    [User: 1.7 ms, System: 1.3 ms]
  Range (min … max):   502.0 ms … 503.5 ms    10 runs
 
-----------------------
task: [run] hyperfine --warmup 3 --runs 10 './app -val 500'
Benchmark 1: ./app -val 500
  Time (mean ± σ):     502.6 ms ±   0.4 ms    [User: 1.3 ms, System: 1.3 ms]
  Range (min … max):   502.0 ms … 503.5 ms    10 runs

参考情報

Goのおすすめ書籍

作者:Jon Bodner
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過去の記事については、以下のページからご参照下さい。

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サンプルコードは、以下の場所で公開しています。

Goメモ-558 (syscall.Nanosleep)

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