基于內(nèi)存隔離的確定性多線程系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著多核眾核體系結(jié)構(gòu)的普及，多線程程序的需求越來越大。由于多線程程序的非確定性特征，導(dǎo)致程序的測(cè)試、調(diào)試復(fù)雜化，即多線程編寫過程產(chǎn)生大量并發(fā)性錯(cuò)誤，如死鎖、數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)?，F(xiàn)有的解決方案或基于先前生成的日志文件再現(xiàn)程序調(diào)度過程實(shí)現(xiàn)，需要高昂的存儲(chǔ)開銷及性能開銷；或基于修改源代碼的確定性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，不具有通用性和可擴(kuò)展性。
　　基于內(nèi)存隔離的確定性多線程系統(tǒng)（libthread），采用內(nèi)存隔離與內(nèi)存提交技術(shù)來保證源碼的確定性執(zhí)行，并且具有高

2、效性、通用性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。Libthread系統(tǒng)通過將共享內(nèi)存映射到每個(gè)線程中，隔離線程的并發(fā)執(zhí)行過程，避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，消除了假共享；使用標(biāo)準(zhǔn)的虛擬內(nèi)存保護(hù)機(jī)制跟蹤每個(gè)線程的讀寫操作，在同步原語處采用串行執(zhí)行，按照確定的順序提交私有內(nèi)存到共享內(nèi)存，保證多線程程序執(zhí)行的確定性。Libthread系統(tǒng)使用性能計(jì)數(shù)器跟蹤每個(gè)線程執(zhí)行進(jìn)度來建立確定性邏輯時(shí)間，利用確定性邏輯時(shí)間建立內(nèi)存提交的順序，保證共享內(nèi)存數(shù)據(jù)訪問的準(zhǔn)確性，同時(shí)提供良好的均

3、衡性。Libthread系統(tǒng)利用封裝的同步原語作為并行階段和串行階段的邊界，即使程序調(diào)試過程中加入調(diào)試語句也不改變并串行邊界，從而降低了調(diào)試難度。
　　通過并行程序測(cè)試集PARSEC BenchmarkSuite進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將基于libthread的編譯策略與基于pthread的編譯策略進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，libthread系統(tǒng)解決了多線程程序非確定性問題，保證同一程序每次執(zhí)行的結(jié)果是相同的；libthread系統(tǒng)執(zhí)行效率和