本文關鍵詞：多核下可伸縮的多線程模型　出處：《中國科學技術大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 地址空間 共享隊列 競爭 性能 可擴展性

【摘要】：基于共享地址空間的多線程是有效利用多核資源的重要方式。并發(fā)線程對一些共享數(shù)據(jù)的競爭,成為影響應用性能瓶頸之一。嚴重的共享地址空間競爭,限制了大量的多線程程序的性能。此外,在一些多線程的流處理應用中,共享隊列的同步方式也極大地限制了此類應用的可伸縮性和性能。本文提出了一個線程模型 PMthreads(private virtual memory threads),旨在完全消除線程間的地址空間競爭�；谡n題組已有的生產-消費共享內存模型,本文在PMthreads中設計和實現(xiàn)了多線程流式編程模型PMPL(PMthreads Pipeline),旨在解決流式應用可伸縮性差的問題。本文的主要貢獻如下:1、詳細分析了地址空間競爭影響應用性能的原因,以及共享隊列同步方式的缺陷。本文通過實驗以及性能分析工具發(fā)現(xiàn),保護共享地址空間的全局讀寫鎖是導致多線程程序性能下降的主要原因。本文進一步分析了粗粒度鎖、細粒度鎖、原子指令以及無鎖化在同步共享隊列上的各自缺陷。2、提出了一個基于隔離地址空間的線程模型,并且在Linux上實現(xiàn)了一個保持共享變量語義的原型系統(tǒng)PMthreads。為了完全消除線程間的地址空間競爭,PMthreads給每一個線程一個隔離的地址空間。通過自定義字符設備驅動和開發(fā) IAmalloc(isolated address space malloc)堆分配器,PMthreads 保持了線程共享變量語義,并且PMthreads采用Pthreads接口以支持現(xiàn)有的Pthreads程序。3、在PMthreads上,本文設計和實現(xiàn)了線程之間可以高效傳遞數(shù)據(jù)的流式編程模型PMPL。基于生產-消費共享內存模型,本文在PMthreads上設計和實現(xiàn)了 PMPL,并且設計和實現(xiàn)了簡單易用的發(fā)送和接收接口。4、在32核機器上對PMthreads和PMPL分別進行了性能評估。本文使用了 Phoenix和PARSEC中的10個測試程序評估了 PMthreads的性能。在32核下,實驗結果表明:對于虛擬內存密集型應用,PMthreads相對于Pthreads性能提升了 2.17倍～3.19倍;PMthreads對NUMA的親和性要優(yōu)于Pthreads;以dedup流式應用為例,PMPL相對于使用共享隊列的方式性能提升了 7.51倍。本文提出的PMthreads可以提升虛擬內存密集型多線程應用的可伸縮性和性能,并且Pthreads多線程程序可以無修改地調用PMthreads。同時本文提出的PMPL為程序員提供了一種簡單高效的方式在線程之間傳遞數(shù)據(jù),也使得流式多線程應用可以高可伸縮地執(zhí)行。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP316.81

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