面向多核系統(tǒng)的高性能硬件事務(wù)存儲的優(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算的一個挑戰(zhàn)。在過去，鎖作為多線程同步的一種主要的機制，但使用鎖的系統(tǒng)很容易導(dǎo)致較多的錯誤出現(xiàn)和較差的擴展性。大量多核處理器出現(xiàn)以后，事務(wù)存儲作為一種替代鎖同步的并行編程模型被提出。事務(wù)存儲可以在訪問共享內(nèi)存時保持自身的原子性。
　　從實現(xiàn)方式看，有三種事務(wù)存儲系統(tǒng)分別是軟件、硬件和混合事務(wù)存儲系統(tǒng)。相對于其它的實現(xiàn)方式硬件事務(wù)存儲具有強

2、原子性和高性能的優(yōu)點因而是本文的研究重點。和其它實現(xiàn)方式一樣在硬件事務(wù)存儲系統(tǒng)中也會因共享存儲發(fā)生事務(wù)沖突，引起系統(tǒng)性能降低甚至死鎖。尤其是在實際設(shè)計中，常常使用了容量受限的簽名，會讓事務(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制。
　　問題之一是使用的事務(wù)退避時間模式單一固定，沒有根據(jù)系統(tǒng)運行時的沖突程度動態(tài)的調(diào)整。根據(jù)監(jiān)測運行時的系統(tǒng)信息，本文提出了自適應(yīng)事務(wù)退避機制，根據(jù)事務(wù)沖突程度調(diào)整事務(wù)退避時間的

3、長度。該機制通過觀測在前后兩個采樣時的放棄階段的時間比例的變化和有用事務(wù)的時間比例的變化，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)當(dāng)前放棄事務(wù)采用的退避時間長度，從而使退避時間和沖突程度聯(lián)系起來，解決了退避時間模式過于單一的問題，減少了執(zhí)行時間的開銷。實驗數(shù)據(jù)表明，帶有自適應(yīng)退避機制的系統(tǒng)執(zhí)行時間減少，退避時間會隨著系統(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)省已有的工作同時滿足其他事務(wù)對于資源的需求。本文提出了基于Enem

4、yQue隊列的事務(wù)放棄機制，根據(jù)事務(wù)的競爭事務(wù)的個數(shù)來確定放棄事務(wù)的選擇順序。這種機制通過將每個事務(wù)和它申請資源沖突的事務(wù)設(shè)為競爭事務(wù)并統(tǒng)計競爭事務(wù)的個數(shù)，在放棄事務(wù)時優(yōu)先選擇競爭事務(wù)個數(shù)多的事務(wù)放棄，讓更多的事務(wù)收益于它釋放的資源。實驗數(shù)據(jù)表明，采用EnemyQue事務(wù)放棄機制后系統(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的事務(wù)。事務(wù)的重新啟動操作通常由事務(wù)退避時間來確定，如果退避時間用完