多核编程入门指南：理论与实战详解

本文是一篇关于多核编程的入门指南，由作者chengjia4574@gmail.com通过微博账号jiayy于2012年8月8日发布。文章旨在内部分享多核编程的基础知识和实践经验，帮助对多核技术感兴趣的读者快速入门。作者结合国内外网站资源和个人经验，对多核编程进行了深入浅出的讲解。 首先，文章区分了并发与并行的概念（图1.1），强调了串行、并发和并行的区别，指出多核编程的难点在于如何有效地利用多个核心。接下来，作者探讨了多核体系架构，包括多核处理器的定义、发展趋势（如图2.1展示了PC和手机核心的增长趋势）以及Linux系统中的线程核绑定机制，如核亲和性和资源控制cgroup。 内存模型是多核编程的关键部分，涉及操作原子性、缓存一致性、顺序一致性等概念。原子性有三种保证机制，包括硬件原子操作和总线锁等；缓存一致性关注不同核心间的共享数据访问，CC协议和伪共享是其主要内容；顺序一致性则确保操作的执行顺序。 并发级别被分为四个层次：WAIT-FREEDOM（无等待）、LOCK-FREEDOM（无锁）、OBSTRUCTION-FREEDOM（无阻塞）和BLOCKING ALGORITHMS（阻塞算法），每级并发策略都有其适用场景和挑战。文章还介绍了常用的同步机制，如信号量、自旋锁、读写锁、顺序锁和RCU。 无锁编程是避免死锁和提高并发性能的重要手段，它定义了一种不依赖锁的编程方法。文章举例说明了无锁哈希表与基于锁的哈希表的性能比较，通过测试平台、过程、算法和结果来展示两者差异。 在工程实践中，文章提到了多核技术在实际应用中的体现，如网络设备（如INTEL DPDK）、网络游戏和移动应用（如手机开发）中的应用。最后，文章提供了参考文献列表，便于读者进一步学习和深入研究。 这篇文章为初学者提供了一个全面且实用的多核编程入门教程，涵盖了理论知识、设计模式和实际案例，有助于理解和掌握多核编程的核心技术和应用策略。