多核下可伸縮的多線程模型.pdf

1、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(yīng)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(yīng)用中，共享隊列的同步方式也極大地限制了此類應(yīng)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(chǎn)-消費共享內(nèi)

2、存模型，本文在PMthreads中設(shè)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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。

3、>　　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(shè)備驅(qū)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

4、序。
　　3、在PMthreads上，本文設(shè)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(chǎn)-消費共享內(nèi)存模型，本文在PMthreads上設(shè)計和實現(xiàn)了PMPL，并且設(shè)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(jié)果表明:對于虛擬內(nèi)存密集型應(yīng)

5、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(yīng)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(nèi)存密集型多線程應(yīng)用的可伸縮性和性能，并且Pthreads多線程程序可以無修改地調(diào)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