數(shù)據(jù)容錯(cuò)的多核多線程投機(jī)方法研究.pdf

1、多核體系結(jié)構(gòu)為多線程程序提供了高效的運(yùn)行平臺(tái)，程序內(nèi)部依靠類似于鎖和柵欄的機(jī)制（例如:臨界區(qū)、互斥量、信號(hào)量和事件等）來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程之間的同步，靈活方便，但同時(shí)也存在一定的缺陷。當(dāng)我們使用柵欄來(lái)控制多線程同步時(shí)，線程到達(dá)柵欄有先后，先到達(dá)柵欄的線程需要等待后續(xù)線程，這樣就因程序內(nèi)部多線程同步等待而造成了一定的運(yùn)行時(shí)間浪費(fèi);經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，這部分時(shí)間占整個(gè)程序執(zhí)行時(shí)間的35％，如果能夠?qū)⑦@一部分時(shí)間加以利用，無(wú)疑可以提升程序的運(yùn)行性能。

2、　　為了減少多核同步多線程因同步等待所帶來(lái)的時(shí)間浪費(fèi)的問(wèn)題，本文提出了基于數(shù)據(jù)容錯(cuò)的多線程投機(jī)方法，讓先到達(dá)柵欄的線程投機(jī)執(zhí)行，以便利用前面所述的時(shí)間浪費(fèi)。本文針對(duì)該機(jī)制進(jìn)行了細(xì)致的分析與設(shè)計(jì)，具體工作如下:
　　1、本文根據(jù)多線程?hào)艡谕降奶攸c(diǎn)提出了容錯(cuò)數(shù)據(jù)和容錯(cuò)投機(jī)線程的概念。容錯(cuò)數(shù)據(jù)指的是各個(gè)線程到達(dá)某一柵欄處攜帶的數(shù)據(jù)版本;容錯(cuò)投機(jī)線程指的是，攜帶容錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行投機(jī)執(zhí)行的線程。
　　2、本文提出了容錯(cuò)多線程投機(jī)的回滾機(jī)

3、制。容錯(cuò)多線程回滾機(jī)制方面的研究，本文主要涉及到引發(fā)容錯(cuò)多線程回滾的觸發(fā)條件，容錯(cuò)多線程投機(jī)成功的條件（即容錯(cuò)多線程投機(jī)無(wú)需回滾的條件），以及容錯(cuò)多線程回滾的代價(jià)和投機(jī)成功無(wú)需回滾取得的投機(jī)收益。
　　3、本文提出了容錯(cuò)多線程投機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)控制策略。由于線程投機(jī)執(zhí)行是一種不可靠的、不確定的、有風(fēng)險(xiǎn)的線程運(yùn)行行為，為了更好地控制線程的投機(jī)執(zhí)行，我們提出了兩種投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)控制策略，分別是投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的柵欄控制策略和投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的閾值控制策略;投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)

4、的柵欄控制策略，是以柵欄為基本單位進(jìn)行投機(jī)監(jiān)管，允許容錯(cuò)投機(jī)線程向前投機(jī)到一個(gè)或幾個(gè)柵欄處;投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)的閾值控制策略，是利用投機(jī)線程內(nèi)部污染數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)來(lái)衡量投機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)到達(dá)設(shè)定的閾值時(shí)就不再向前投機(jī)。在處理容錯(cuò)投機(jī)線程到達(dá)最后一個(gè)柵欄處或者到達(dá)投機(jī)風(fēng)險(xiǎn)閾值時(shí)，我們又提出了兩種處理方法，原地等待法和回滾重投機(jī)法。我們?cè)敿?xì)闡述了這些策略和方法的原理和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證。
　　本文通過(guò)軟件模擬的方法來(lái)測(cè)試上

5、述提出的策略和方法。我們主要考慮了多核多線程程序的任務(wù)量均衡性、共享數(shù)據(jù)量大小以及數(shù)據(jù)依賴性的特點(diǎn)，經(jīng)交叉組合設(shè)計(jì)了8組測(cè)試程序以供實(shí)驗(yàn)所用。對(duì)于柵欄控制策略，我們?cè)O(shè)置了柵欄投機(jī)深度N=1，2，3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，柵欄控制策略-原地等待法和柵欄控制-回滾重投機(jī)法都是在N=1時(shí)獲得最好性能提升，平均分別到達(dá)了5.7％和6.3％。對(duì)于閾值控制策略，我們將污染數(shù)據(jù)緩存池容量分別設(shè)置為K=2，4，8，16，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在K=8時(shí)獲得最大性能提升