म्यूटेक्स, स्पिनलॉक, बसलॉक। भूमि के ऊपर

इष्टतम तुल्यकालन तंत्र की खोज में, मैं अक्सर म्यूटेक्स बनाम ... जैसे पदों पर आ गया, लेकिन मुझे इन तंत्रों के नक्शे में बहुत स्पष्टता नहीं मिली। इसलिए, मैंने विभिन्न प्रकार के अवरुद्ध तंत्रों के लिए ओवरहेड की तुलना करते हुए एक छोटा परीक्षण लिखने का फैसला किया। शायद हम कह सकते हैं कि परीक्षण अवरुद्ध तंत्र की विलंबता को मापता है। इसका सार यह है कि एक निश्चित संख्या में धागे एक संसाधन के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। संसाधन -

volatile unsigned long int incremented; 

BIG_NUMBER वेतन वृद्धि को पूरा करने के लिए एक "उपयोगी" काम है।
परीक्षण का उद्देश्य सिंक्रनाइज़ेशन की लागत का अनुमान लगाना है, अर्थात, विभिन्न सिंक्रनाइज़ेशन तंत्रों के लिए प्रतिस्पर्धी थ्रेड्स की संख्या पर समय की निर्भरता के ग्राफ का निर्माण करना है।
ब्रेड्स ऑफ थ्रेड्स (1..N टुकड़े) समान संख्या में वेतन वृद्धि करते हैं, विभिन्न तरीकों से सिंक्रनाइज़ होते हैं।

परीक्षण संरचना और परिणामों के बारे में आगे।

PINC (समानांतर इंक्रीमेंटर)।

स्रोत और परिणाम जीथब पर हैं। आप डाउनलोड करके चला सकते हैं। मैं उन्हें यहां नहीं लाता क्योंकि यह भारी है। मैं खुद को एक संक्षिप्त विवरण तक सीमित करूंगा।
तो एक वैश्विक चर वृद्धि है। वाष्पशील संशोधक का उपयोग किया जाता है ताकि जब -O3 का संकलन किया जाए तो चर रजिस्टर में न आए।
अनुक्रमिक संस्करण के लिए, परीक्षण कुछ इस तरह दिखता है:

 for(long i = 0;i < BIG_NUMBER; i++) incremented++; 

समानांतर निष्पादन के मामले में, BIG_NUMBER को सभी थ्रेड्स के बीच समान रूप से विभाजित किया जाना चाहिए, इसलिए इसे थ्रेड्स की अधिकतम संख्या के तथ्य के रूप में चुनना सुविधाजनक है।
फैक्टरियल एन! = 1 * 2 * ... * एम * ... * (एन -1) * एन। यदि हमारे पास एम थ्रेड हैं, तो यह स्पष्ट रूप से स्पष्ट है कि प्रत्येक को समान संख्या में वेतन वृद्धि मिलेगी।

सक्रिय परीक्षण ब्लॉक (ब्रैकेट में परीक्षण आउटपुट में प्रदर्शित होने वाले कीवर्ड हैं):

• शुद्ध अनुक्रमिक वेतन वृद्धि केवल एक धागे में की जाती है (क्रमिक वृद्धि):
  

   incremented++; 

• परमाणु वृद्धि (लॉक वेतन वृद्धि परीक्षण)
  

   __sync_fetch_and_add(&incremented,1); 

  यहाँ हम मानते हैं कि यह फंक्शन “लॉक xaddl ..” की तरह है।
  
• कैस इंस्टालेशन (लॉक तुलना और स्वैप टेस्ट)
  

   do{ x = incremented; }while(!__sync_bool_compare_and_swap(&incremented,x , x + 1)); 

  और यह एक "लॉक cmpxchgl .." है।
  
  
• पालक परीक्षण
  

   pthread_spin_lock(&spin); incremented++; pthread_spin_unlock(&spin); 

  
  
• म्यूटेड परीक्षण
  

   pthread_mutex_lock(&mut); incremented++; pthread_mutex_unlock(&mut); 

परीक्षण संरचना

प्रत्येक सक्रिय ब्लॉक के लिए, तीन फ़ंक्शन बनाए जाते हैं। Init, thread, fini - जिसका नाम खुद के लिए बोलता है। थ्रेड बंडल शुरू होने से पहले इनिट को निष्पादित किया जाता है, फिन - के बाद। धागा - प्रत्येक धागे में वेतन वृद्धि का अपना हिस्सा पूरा करता है।
सभी थ्रेड्स को एक डेटा स्ट्रक्चर भेजा जाता है जिसमें रनिंग थ्रेड्स की संख्या, "बड़ी संख्या" का मान, उनका अपना थ्रेड नंबर होता है। सूत्र का उपयोग करके किसी दिए गए प्रोसेसर को धागा बांधने के लिए स्वयं थ्रेड नंबर का उपयोग किया जाता है:
= _ % _
थ्रेड को प्रोसेसर से बांधना यह सुनिश्चित करने के लिए बनाया गया है कि थ्रेड को विभिन्न कोर पर निष्पादित किया जाएगा। बंधन pthread_setaffinity_np फ़ंक्शन का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है।
प्रत्येक धागा वेतन वृद्धि का अपना हिस्सा पूरा करता है और समाप्त होता है। निष्पादन का समय मिलीसेकंड में मापा जाता है। अगला, थ्रेड्स का अगला गुच्छा या अगला परीक्षण लॉन्च किया गया है।

परिणाम

परीक्षण नमूने के रूप में, एक डेस्कटॉप कंप्यूटर का उपयोग किया गया था:
CPU मॉडल का नाम: Intel® Core (TM) 2 डुओ CPU E8400 @ 3.00GHz
थ्रेड लिबास: एनपीटीएल 2.13
2 के 2 कोर ऑनलाइन
व्यसन सूत्र: 100
बड़ी संख्या: 11! = 0x2611500

और यहाँ उन्होंने जो जारी किया है (चित्र समान हैं, लेकिन विभिन्न पैमानों पर हैं):
यहाँ पर हर बिंदु का समय ११ है! वेतन वृद्धि।




मैं व्यक्तिगत तंत्र के फायदों के बारे में दर्शन नहीं दूंगा, क्योंकि प्रत्येक अपने कार्यों पर केंद्रित है। हालांकि, छवियों को देखने से प्रत्येक के ओवरहेड का अनुमान लगाना आसान हो जाता है।
सिद्धांत रूप में, सब कुछ कमोबेश पूर्वानुमेय है। केवल आश्चर्य की बात यह है कि कभी-कभी एक स्पिनलॉक कैस से भी बेहतर होता है।
बड़ी संख्या में कोर के साथ मशीनों के लिए ऐसे ग्राफिक्स को देखना बहुत दिलचस्प होगा। दुर्भाग्य से, मुझे कई प्रकार के आर्किटेक्चर पर डेटा नहीं मिल सकता है। इसलिए, मैं हब्बर-लोगों से आग्रह करता हूं कि वे गीथब से परीक्षण डाउनलोड करें और परिणाम वापस लाएं या यहां पोस्ट करें।

सौभाग्य है।

पुनश्च। परीक्षण का उपयोग करना आसान है (-h मदद):
make;./pinc -f11 -t50
यानी BIG_NUMBER = 11 निष्पादित किया जाएगा! 1 से (संख्या_न्यूक्लिय + 50) थ्रेड के बंडलों में प्रत्येक सिंक्रनाइज़ेशन तंत्र के लिए वेतन वृद्धि।
यदि पर्याप्त सामग्री एकत्र की जाती है, तो मैं इसे यहां प्रकाशित करूंगा। मुझे लगता है कि हर किसी की दिलचस्पी होगी। आपका धन्यवाद