嵌套事務內(nèi)存研究.pdf

1、用戶應用程序中的并發(fā)性正在逐漸增長，現(xiàn)代計算機包含了單核多線程和單芯片多核的功能。如何有效地在多核處理器體系結構下開發(fā)出高性能、可移植的并行程序，降低并行程序的開發(fā)難度，提高并行程序的設計開發(fā)效率成為并行計算領域的一個關鍵性問題。傳統(tǒng)的用戶應用程序使用細粒度鎖的互斥方式達到同步，但是這種方式容易形成死鎖和具有不可組合性、優(yōu)先級反轉(zhuǎn)和護航效應等問題。非阻塞算法避免了這些限制，且保證線程的延遲或者失敗不會阻礙系統(tǒng)整體上向前執(zhí)行，但同樣難于實

2、現(xiàn)和應用。事務內(nèi)存技術基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中成功的并發(fā)處理經(jīng)驗，能夠高效地完成內(nèi)存級并發(fā)讀寫操作。 事務內(nèi)存系統(tǒng)的核心是沖突檢測。本文對國內(nèi)外在事務內(nèi)存方面所做的研究與探索進行了總結與分析，研究了現(xiàn)有的軟件和硬件事務內(nèi)存系統(tǒng)的設計方法和沖突檢測機制，分析了各自的優(yōu)缺點。在此基礎上，本文首創(chuàng)了適用于所有事務內(nèi)存系統(tǒng)的沖突檢測數(shù)學模型。 可組合性是現(xiàn)代軟件工程的基礎，嵌套事務內(nèi)存正是事務內(nèi)存可組合性的表現(xiàn)。本文通過對傳統(tǒng)并行程

3、序設計方法進行分析，并結合事務內(nèi)存的現(xiàn)有理論提出了在內(nèi)存訪問層次的嵌套事務內(nèi)存模型。該模型與硬件無關，定義了平面事務、閉合事務和開放事務在各種操作下的語義，描述了事務所能見的內(nèi)存狀態(tài)、內(nèi)存訪問沖突、提交與夭折動作。在該模型的基礎上，本文深入研究和分析了開放事務語義，并且提出了適用嵌套事務內(nèi)存系統(tǒng)的優(yōu)先級競爭管理算法，將此算法應用于本系統(tǒng)后可以有效地提高單位時間內(nèi)事務執(zhí)行的數(shù)目。 在以上工作的基礎上，本文使用C++編程語言實現(xiàn)了一