基于LIRS缓存优化的多线程弱确定性技术研究

发布时间：2020-12-16 19:02

　　并行程序近些年来的兴起在提升性能的同时,也给程序的编写,开发和维护提出了新的问题,多线程程序在执行过程中,线程之间围绕共享资源广泛存在着数据,同步操作之间的竞争和相互干扰,由此引发的多线程程序的不确定性成为了国内外学术界的研究重点。由于不确定性的出现,使得多线程程序在开发、维护、容错和安全方面出现了困难。为了解决这些困难,确定性技术应运而生,本文采用确定性技术中的弱确定性技术,从线程同步竞争的方面进行研究,通过划分线程运行阶段,将线程的运行过程分为并行与串行两部分,在并行阶段线程之间互不干扰,并行执行;串行阶段线程按照获取令牌的顺序依次进入,向内存提交运行结果,避免了线程在同步点顺序不同而导致的不确定性。同时将线程间内存相互隔离,避免了线程之间的数据竞争。首先,本文采用了弱确定性思想,针对线程之间的同步竞争进行研究,为线程执行设置事务的概念,在同步点设置栅栏并设立令牌队列,让线程在到达同步点之后按照令牌的顺序进入串行提交阶段,避免因为同步竞争而出现的不确定性。为解决产生不确定性的另一个因素数据竞争,将线程之间原本共享的内存资源进行隔离,避免线程之间相互传递数据,所有的提交操作都必须在获... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

确定性技术分类图

IRR)块和 HIR(High IRR)块避免某些线程恶意抢占缓存空间。MP(ChipMulti-processor)系统中，为了避免线程之间抢占共享资源，区的思想，静态分区虽然为每个线程分配同样的缓存资源，但是不同同一个线程在不同时刻所需要的资源大小都不相同，因此近年来学的把研究放在动态分配策略上，LIRS 也是基于这种思想。Hsu[24]等根据目标不同，提出了三种调度策略：由争夺共享资源的调度策略 capitalist；取最大系统吞吐量的调度策略 utilitarian；系统公平性为目标的调度策略 communist。三种调度策略在实现时各有利弊，目前还没有出现一个调度策略能同情况。但是若想制定动态缓存分区策略就必须要获取线程信息，因取访存行为特征的硬件，目前大多数商用处理器使用的都是访存监monitor,MON)，然后通过访存监控器获取信息并制定策略，SuhG[2缓存分区框架如图 1-2 所示。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文为了实现线程的弱确定性结构，就需要在线程基本结构上进行修改。如 1.3.述为了提升确定性系统的性能，一种基于线程同步顺序的技术被提出，也就是定性技术，为了保证线程在同步点的执行，本文引入了令牌(token)的概念，作程到达同步点之后继续执行的许可。在实现确定性线程控制时，首先要对线程进行初始化状态设置，设定状态信息初始化状态、保护状态、子线程数量、持有锁的数量和是否持有令牌等信息，内部结构图如图 2-1 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]确定性并行技术[J]. 周旭,卢凯,陈沉.  计算机学报. 2015(05)
[2]并发缺陷暴露、检测与规避研究综述[J]. 苏小红,禹振,王甜甜,马培军.  计算机学报. 2015(11)
[3]基于局部性定量分析模型的自适应替换算法LA-LRFU[J]. 韩永,姚念民,蔡绍滨.  计算机学报. 2014(07)
[4]片上多核处理器共享资源分配与调度策略研究综述[J]. 王磊,刘道福,陈云霁,陈天石,李玲.  计算机研究与发展. 2013(10)
[5]基于多核处理器的动态共享缓存分配算法[J]. 周本海,乔建忠,林树宽.  东北大学学报(自然科学版). 2011(01)

博士论文
[1]面向多线程程序的确定性并行关键技术研究[D]. 陈沉.国防科学技术大学 2015



本文编号：2920631