🏮 🏴 🆎 एक बहु-थ्रेडेड जावा एप्लिकेशन में गलत शेयरिंग 👴 ✴️ 👨🏻‍🎤

JRE आपको एक विशिष्ट मंच से दूर करने की अनुमति देता है, जिससे क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म कोड लिखना बहुत आसान हो जाता है। बेशक, एक बार लिखें, कहीं भी भागना आदर्श तक नहीं पहुंचता है, लेकिन जीवन को बहुत आसान बना देता है।

चौखटे की एक बहुतायत और अपने स्वयं के मानक पुस्तकालय की पूर्णता के साथ, यह विचार कि कार्यक्रम बहुत विशिष्ट हार्डवेयर पर चलता है, धीरे-धीरे पृष्ठभूमि में लुप्त हो रहा है। ज्यादातर मामलों में, यह उचित है, लेकिन कभी-कभी जीवन अपना समायोजन करता है।

आधुनिक प्रोसेसर के विशाल बहुमत में अक्सर उपयोग किए जाने वाले डेटा को संग्रहीत करने के लिए कैश होता है। कैश मेमोरी को ब्लॉक (कैश लाइन) में विभाजित किया गया है। Cache सुसंगतता को लागू करने वाले तंत्र एक कंप्यूटर सिस्टम में प्रोसेसर कोर (s) के बीच कैश मेमोरी का सिंक्रनाइज़ेशन प्रदान करते हैं।

झूठी साझाकरण शब्द का अर्थ उस प्रोग्राम में विभिन्न वस्तुओं तक पहुंच है जो कैश मेमोरी के समान ब्लॉक को साझा करते हैं। एक बहु-थ्रेडेड एप्लिकेशन में झूठी साझाकरण , जब एक खंड में अलग-अलग धाराओं से परिवर्तनशील चर दिखाई देते हैं, तो प्रदर्शन कम हो जाता है और कैश जुटना तंत्र पर भार बढ़ जाता है। यह कैसे होता है इस पर विवरण इस विषय पर लेख में पाया जा सकता है।

उपकरण

js कोड को डिसाइड करने के लिए hsdis plugun ।
Intel® VTune ™ एम्पलीफायर XE 2013 प्रोफाइलिंग और CPU काउंटर प्राप्त करने के लिए।

उदाहरण

प्रत्येक पुनरावृत्ति पर एक बहु-थ्रेडेड अनुप्रयोग, थ्रेड्स, सामान्य सरणी में अपने सेल से पिछले मूल्य लेते हैं, गणना करते हैं और परिणाम वापस जोड़ते हैं।

छिपा हुआ पाठ

public class SArray { //    volatile jvm  private static volatile long globalArray[] = new long[512]; public static class MThread implements Runnable { private int aPos; private long iterations; public MThread(long iterations, int aPos) { this.aPos = aPos; this.iterations = iterations; } @Override public void run() { for(long l = 0; l < iterations; ++l) { ++globalArray[aPos]; } System.out.printf("A:TID:%d, count: %d\n", Thread.currentThread().getId(), globalArray[aPos]); } } private static final int THREAD_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); private static final long ITERATIONS = 1870234052L; public static void main(String[] args) throws Throwable { Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT]; long smillis = System.currentTimeMillis(); for(int i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) { threads[i] = new Thread(new MThread(ITERATIONS, i)); } for(Thread t: threads) { t.start(); } for(Thread t: threads) { t.join(); } System.out.printf("Total iterations on %d threads: %d, took %d ms\n", THREAD_COUNT, ITERATIONS, System.currentTimeMillis() - smillis); } }

जांचें कि jvm ने अनावश्यक अनुकूलन का परिचय नहीं दिया:

 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:CompileCommand=print,SArray$MThread::run -XX:PrintAssemblyOptions=intel -cp target\falseshare-1.0-SNAPSHOT.jar SArray

छिपा हुआ पाठ

  0x0000000002350540: mov r11d,DWORD PTR [r13+0xc] 0x0000000002350544: mov r10d,DWORD PTR [r8+0x70] ;*getfield aPos ; - SArray$MThread::run@15 (line 18) 0x0000000002350548: mov r9d,DWORD PTR [r12+r10*8+0xc] ; implicit exception: dispatches to 0x00000000023505dd 0x000000000235054d: cmp r11d,r9d 0x0000000002350550: jae 0x0000000002350599 ;*laload ; - SArray$MThread::run@19 (line 18) 0x0000000002350552: shl r10,0x3 ; >>>> ;     0x0000000002350556: inc QWORD PTR [r10+r11*8+0x10] ;*goto ; - SArray$MThread::run@27 (line 17) 0x000000000235055b: add rbx,0x1 ; OopMap{r8=Oop r13=Oop off=127} ;*goto ; - SArray$MThread::run@27 (line 17) 0x000000000235055f: test DWORD PTR [rip+0xfffffffffddefa9b],eax # 0x0000000000140000 ;*goto ; - SArray$MThread::run@27 (line 17) ; {poll} 0x0000000002350565: cmp rbx,QWORD PTR [r13+0x10] 0x0000000002350569: jl 0x0000000002350540 ;*ifge

अगर GlobalArray अस्थिर नहीं है, तो jvm हर बार मेमोरी से नहीं पढ़ेगा:

छिपा हुआ पाठ

  0x00000000021e0592: add rbx,0x1 ;*ladd ; - SArray$MThread::run@25 (line 17) ; >>>> ;   1         0x00000000021e0596: add r8,0x1 ;*ladd ; - SArray$MThread::run@21 (line 18) 0x00000000021e059a: mov QWORD PTR [r11+rcx*8+0x10],r8 ; OopMap{r11=Oop r13=Oop off=127} ;*goto ; - SArray$MThread::run@27 (line 17) 0x00000000021e059f: test DWORD PTR [rip+0xfffffffffe24fa5b],eax # 0x0000000000430000 ;*goto ; - SArray$MThread::run@27 (line 17) ; {poll} 0x00000000021e05a5: cmp rbx,r10 0x00000000021e05a8: jl 0x00000000021e0592 ;*ifge

वास्तविक जीवन में, जब गणना पद्धति गैर-तुच्छ है, तो ऐसा अनुकूलन नहीं हो सकता है।

इस मामले में, अनुकूलक को भ्रमित करने के लिए पूरी तरह से अस्थिर का उपयोग किया जाता है। फार्म का एक रिकॉर्ड वाष्पशील लंबे [] सरणी का अर्थ है कि वाष्पशील का शब्दार्थ सूचक को इंगित करता है सरणी को, और इसके तत्वों को नहीं।

VTune एम्पलीफायर में एक नई परियोजना बनाएँ:

छिपा हुआ पाठ

हम जेनेरिक एक्सप्लोरेशन विश्लेषण बनाते और लॉन्च करते हैं। सारांश में हम देखते हैं:

छिपा हुआ पाठ

सीपीआई - 2.100, निपटान कार्यों 1 या उससे कम के लिए सामान्य के साथ। हार्डवेयर समस्याओं को देखने के लिए जाएं:

छिपा हुआ पाठ

इसमें कंटैक्स्ड एक्सेस है, जिसका अर्थ है कि एक थ्रेड द्वारा लिखे गए डेटा को दूसरे थ्रेड द्वारा पढ़ा जाता है और थ्रेड्स को विभिन्न कोर / सीपीयू पर निष्पादित किया जाता है।
यही है, GlobalArray सरणी की कोशिकाएं एक कैश लाइन में आती हैं।

इस स्थिति से बचने के लिए, हम कैश लाइन के मान से कोशिकाओं को मेमोरी में विभाजित करते हैं। Intel i5 पर, कैश लाइन का आकार 64 बाइट्स है। लाइन बदलो

  threads[i] = new Thread(new MThread(ITERATIONS, i));

पर

  threads[i] = new Thread(new MThread(ITERATIONS, (i + 1) * 8));

मैं क्यों नहीं * 8? क्योंकि सरणियों के मामले में, ऑब्जेक्ट हेडर के बाद पहला तत्व लंबाई (फ़ील्ड लंबाई) है। एलिमेंट एक्सेस ऑपरेशंस के लिए, jvm इंडेक्स की वैधता की जांच करने के लिए इस फील्ड को पढ़ सकते हैं।
Vtune में reanalysis चलाएँ:

छिपा हुआ पाठ

CPI - 0.586, निहित उपयोग समाप्त हो गया है, रनटाइम CPI के साथ आनुपातिक रूप से 13.7 से 4.5 सेकंड में बदल गया है।
एकल-प्रोसेसर मशीन पर परीक्षण किया गया, मल्टीप्रोसेसर कॉन्फ़िगरेशन के मामले में, कैश मेमोरी को सिंक्रनाइज़ करने का ओवरहेड और भी अधिक होगा।

स्वाभाविक रूप से, वस्तुओं के क्षेत्रों तक पहुंचते समय एक ही समस्या उत्पन्न हो सकती है। लेकिन चूंकि होस्टपॉइंट जेवीएम में किसी ऑब्जेक्ट का न्यूनतम आकार (एक क्षेत्र के साथ) 16 बाइट्स है, इसलिए समस्या कम सामान्य होगी। ब्लैकहोल के कार्यान्वयन में विरासत स्रोतों का उपयोग करने वाली वस्तुओं के लिए झूठी साझाकरण से बचने का तरीका jmh स्रोतों में देखा जा सकता है। विकल्पों में से एक के रूप में - सभी प्रवाह के लिए थोक ऑब्जेक्ट्स न बनाएं, लेकिन समय में इस प्रक्रिया को फैलाएं।

इंटेल कोर i5 3.3 GHz प्रोसेसर, 64 बिट JDK 1.7.0_21, Intel Vtune एम्पलीफायर XE 2013 अपडेट 11 (बिल्ड 300544) मूल्यांकन लाइसेंस, विंडोज 7 64 बिट के साथ मशीन पर परीक्षण किया गया।

पुनश्च। लेख में दिए गए प्रदर्शन के आंकड़े शाब्दिक रूप से नहीं लेते हैं। परिणाम काफी हद तक बाहरी कारकों पर निर्भर करेगा, उदाहरण के लिए, कैसे ओएस जेवीएम के साथ प्रोसेसर (कोर) के कोर के बीच थ्रेड्स वितरित करेगा। लेकिन अगर कुछ उच्च-प्रदर्शन बनाया जाता है, तो लक्ष्य प्लेटफार्मों की ऐसी विशेषताओं को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

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