面向多核系統(tǒng)的高性能硬件事務(wù)存儲(chǔ)的優(yōu)化研究.pdf

1、多核處理器的出現(xiàn)，讓單線程應(yīng)用移植到并發(fā)的多線程應(yīng)用變得容易起來。多核之間有效同步問題是并行計(jì)算的一個(gè)挑戰(zhàn)。在過去，鎖作為多線程同步的一種主要的機(jī)制，但使用鎖的系統(tǒng)很容易導(dǎo)致較多的錯(cuò)誤出現(xiàn)和較差的擴(kuò)展性。大量多核處理器出現(xiàn)以后，事務(wù)存儲(chǔ)作為一種替代鎖同步的并行編程模型被提出。事務(wù)存儲(chǔ)可以在訪問共享內(nèi)存時(shí)保持自身的原子性。
　　從實(shí)現(xiàn)方式看，有三種事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)分別是軟件、硬件和混合事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。相對(duì)于其它的實(shí)現(xiàn)方式硬件事務(wù)存儲(chǔ)具有強(qiáng)

2、原子性和高性能的優(yōu)點(diǎn)因而是本文的研究重點(diǎn)。和其它實(shí)現(xiàn)方式一樣在硬件事務(wù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中也會(huì)因共享存儲(chǔ)發(fā)生事務(wù)沖突，引起系統(tǒng)性能降低甚至死鎖。尤其是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，常常使用了容量受限的簽名，會(huì)讓事務(wù)沖突加劇。所以還存在著許多問題亟待解決，為此本文提出了一些解決機(jī)制。
　　問題之一是使用的事務(wù)退避時(shí)間模式單一固定，沒有根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的沖突程度動(dòng)態(tài)的調(diào)整。根據(jù)監(jiān)測(cè)運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)信息，本文提出了自適應(yīng)事務(wù)退避機(jī)制，根據(jù)事務(wù)沖突程度調(diào)整事務(wù)退避時(shí)間的

3、長(zhǎng)度。該機(jī)制通過觀測(cè)在前后兩個(gè)采樣時(shí)的放棄階段的時(shí)間比例的變化和有用事務(wù)的時(shí)間比例的變化，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)當(dāng)前放棄事務(wù)采用的退避時(shí)間長(zhǎng)度，從而使退避時(shí)間和沖突程度聯(lián)系起來，解決了退避時(shí)間模式過于單一的問題，減少了執(zhí)行時(shí)間的開銷。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，帶有自適應(yīng)退避機(jī)制的系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間減少，退避時(shí)間會(huì)隨著系統(tǒng)中的沖突的程度的改變而變化。
　　問題之二是如何選擇放棄的事務(wù)，盡可能的節(jié)省已有的工作同時(shí)滿足其他事務(wù)對(duì)于資源的需求。本文提出了基于Enem

4、yQue隊(duì)列的事務(wù)放棄機(jī)制，根據(jù)事務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)的個(gè)數(shù)來確定放棄事務(wù)的選擇順序。這種機(jī)制通過將每個(gè)事務(wù)和它申請(qǐng)資源沖突的事務(wù)設(shè)為競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)并統(tǒng)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)的個(gè)數(shù)，在放棄事務(wù)時(shí)優(yōu)先選擇競(jìng)爭(zhēng)事務(wù)個(gè)數(shù)多的事務(wù)放棄，讓更多的事務(wù)收益于它釋放的資源。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用EnemyQue事務(wù)放棄機(jī)制后系統(tǒng)的性能得到提高，避免了不必要的已有的工作的損失。
　　問題之三是如何選擇重新啟動(dòng)的事務(wù)。事務(wù)的重新啟動(dòng)操作通常由事務(wù)退避時(shí)間來確定，如果退避時(shí)間用完