【摘要】：多核處理器的出現(xiàn),讓單線程應(yīng)用移植到并發(fā)的多線程應(yīng)用變得容易起來。多核之間有效同步問題是并行計(jì)算的一個(gè)挑戰(zhàn)。在過去,鎖作為多線程同步的一種主要的機(jī)制,但使用鎖的系統(tǒng)很容易導(dǎo)致較多的錯(cuò)誤出現(xiàn)和較差的擴(kuò)展性。大量多核處理器出現(xiàn)以后,事務(wù)存儲(chǔ)作為一種替代鎖同步的并行編程模型被提出。事務(wù)存儲(chǔ)可以在訪問共享內(nèi)存時(shí)保持自身的原子性。 從實(shí)現(xiàn)方式看,有三種事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)分別是軟件、硬件和混合事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。相對(duì)于其它的實(shí)現(xiàn)方式硬件事務(wù)存儲(chǔ)具有強(qiáng)原子性和高性能的優(yōu)點(diǎn)因而是本文的研究重點(diǎn)。和其它實(shí)現(xiàn)方式一樣在硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中也會(huì)因共享存儲(chǔ)發(fā)生事務(wù)沖突,引起系統(tǒng)性能降低甚至死鎖。尤其是在實(shí)際設(shè)計(jì)中,常常使用了容量受限的簽名,會(huì)讓事務(wù)沖突加劇。所以還存在著許多問題亟待解決,為此本文提出了一些解決機(jī)制。 問題之一是使用的事務(wù)退避時(shí)間模式單一固定,沒有根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的沖突程度動(dòng)態(tài)的調(diào)整。根據(jù)監(jiān)測(cè)運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)信息,本文提出了自適應(yīng)事務(wù)退避機(jī)制,根據(jù)事務(wù)沖突程度調(diào)整事務(wù)退避時(shí)間的長(zhǎng)度。該機(jī)制通過觀測(cè)在前后兩個(gè)采樣時(shí)的放棄階段的時(shí)間比例的變化和有用事務(wù)的時(shí)間比例的變化,自適應(yīng)地調(diào)節(jié)當(dāng)前放棄事務(wù)采用的退避時(shí)間長(zhǎng)度,從而使退避時(shí)間和沖突程度聯(lián)系起來,解決了退避時(shí)間模式過于單一的問題,減少了執(zhí)行時(shí)間的開銷。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,帶有自適應(yīng)退避機(jī)制的系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間減少,退避時(shí)間會(huì)隨著系統(tǒng)中的沖突的程度的改變而變化。 問題之二是如何選擇放棄的事務(wù),盡可能的節(jié)省已有的工作同時(shí)滿足其他事務(wù)對(duì)于資源的需求。本文提出了基于EnemyQue隊(duì)列的事務(wù)放棄機(jī)制,根據(jù)事務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)的個(gè)數(shù)來確定放棄事務(wù)的選擇順序。這種機(jī)制通過將每個(gè)事務(wù)和它申請(qǐng)資源沖突的事務(wù)設(shè)為競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)并統(tǒng)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)的個(gè)數(shù),在放棄事務(wù)時(shí)優(yōu)先選擇競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)個(gè)數(shù)多的事務(wù)放棄,讓更多的事務(wù)收益于它釋放的資源。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,采用EnemyQue事務(wù)放棄機(jī)制后系統(tǒng)的性能得到提高,避免了不必要的已有的工作的損失。 問題之三是如何選擇重新啟動(dòng)的事務(wù)。事務(wù)的重新啟動(dòng)操作通常由事務(wù)退避時(shí)間來確定,如果退避時(shí)間用完,即使它所需要的共享資源仍被其他的事務(wù)占用也不得不重新啟動(dòng),從而給系統(tǒng)引入了新的事務(wù)沖突。本文提出了基于即時(shí)通知的事務(wù)重啟機(jī)制,在事務(wù)完成提交或者放棄以后釋放占有的資源并通知和它競(jìng)爭(zhēng)同一資源的競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)重啟。這樣就使事務(wù)的重新啟動(dòng)避免了盲目性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,采用即時(shí)通知重新啟動(dòng)機(jī)制的系統(tǒng)的加速比增加,避免了退避時(shí)間點(diǎn)和重新啟動(dòng)時(shí)間點(diǎn)的不一致性造成的系統(tǒng)性能的下降。并將該機(jī)制應(yīng)用在EL和LL系統(tǒng)中,相應(yīng)的系統(tǒng)也有性能的提升。
【圖文】：

- 20 -圖 2-1 多核系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig. 2-1 CMP System統(tǒng)模型是多核系統(tǒng)，見 圖 2-1。這個(gè)多核系統(tǒng)的存儲(chǔ)器用于片上網(wǎng)絡(luò)的鏈接[87]。同時(shí)也模擬了一級(jí)緩存控。處理器核心和一級(jí)緩存控制器鏈接，，這個(gè)控制器還存控制器相連。所有的高速緩存都是寫回式的以及使式。沒有限制在緩存中查找的寬度。緩存控制器的行述的使用硬件簽名為沖突檢測(cè)提供方便[88]。模擬器GEM的硬件簽名和受限的硬件簽名。無限大的硬件簽名可生的讀寫操作，通過記錄訪問的存儲(chǔ)地址來為沖突檢測(cè)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方面，這種簽名是在目前的工藝技術(shù)下是不限的硬件簽名，也就是簽名的大小不是無限大，多半

圖 5-1 事務(wù)生命周期內(nèi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Fig. 5-1 State transition diagram for a transaction’s lifetimeyQue隊(duì)列的事務(wù)放棄機(jī)制描述的帶有自適應(yīng)事務(wù)退避機(jī)制和基于EnemyQue隊(duì)列的事務(wù)起。需要說明的是：由于在本文使用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，除了一個(gè)測(cè)事務(wù)沖突并執(zhí)行全局沖突管理的操作之外，其它的處理器核應(yīng)的關(guān)系，因此對(duì)于事務(wù)的放棄操作在實(shí)際的操作過程中就會(huì)核心的放棄操作�；贓nemyQue隊(duì)列的事務(wù)放棄機(jī)制的全局沖操作步驟如下（參見 圖 5-2）：務(wù)性能監(jiān)測(cè)器中完成三個(gè)操作：理器核心的事務(wù)狀態(tài)標(biāo)志位中讀取出每個(gè)核心所處在的事務(wù)階樣區(qū)間內(nèi)處于停頓階段、放棄階段和退避階段的處理器核心的務(wù)階段的正在執(zhí)行的事務(wù)個(gè)數(shù)），并將它們分別保存到 SAB 計(jì)和 C中。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP332;TP338.6

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695210