TBTSO:时间受限的TSO内存模型与无_fence非对称同步

PDF格式 | 633KB | 更新于2024-08-25 | 158 浏览量 | 0 下载量 举报
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本文档探讨了一种名为“Temporally Bounded Total Store Ordering”(TBTSO)的内存模型,它在解决内存回收和偏斜锁定等非对称同步问题上提供了无锁(fence-free)的解决方案。TBTSO是Total Store Order (TSO)内存模型的一种扩展,通过限制数据从存储缓冲区写入内存的时间,增强了原有模型的性能特性。 首先,TBTSO的关键在于它对内存操作时间的限定,这使得系统能够在处理频繁执行的高性能路径(通常涉及数据访问)的同时,提供对偶尔执行但关键的低性能路径(如内存回收和锁定操作)的有效同步。这种时间边界使得设计者能够构建无需使用内存屏障(fence)的算法,从而避免了传统同步机制可能带来的开销和性能瓶颈。 在内存回收方面,作者提出了一种无锁版本的Hazard Pointers方案,这是一种在TSO下常见的内存管理技术。通过TBTSO的约束,算法可以在不依赖于全局屏障的情况下,确保内存的正确释放,即使在多线程环境中,也能够保证内存的顺序一致性。 对于偏斜锁定,TBTSO允许设计出一种与未管理环境兼容的无锁偏斜锁定算法。传统的偏斜锁定可能依赖于安全点或类似的安全机制,但在TBTSO中,这些机制不再是必需的,从而简化了并发控制,提高了程序的灵活性和性能。 此外,论文还讨论了TBTSO在硬件层面的实现可能性。尽管现有的TSO架构可能需要进行适度的修改,但这并不意味着TBTSO是一种无法实现的技术。通过优化现有的存储子系统,包括缓存层次、总线管理和硬件一致性协议,TBTSO可以在保持现有功能的基础上引入所需的性能界限。 总结来说,TBTSO内存模型是一个创新的理论框架,它为解决现实世界中的非对称同步问题提供了新的途径,特别是在那些对性能敏感且需要兼顾并发控制和资源管理的场景中。通过限制内存操作的延迟,TBTSO允许开发者设计出更加高效且易于维护的并发代码,有助于提升现代多核处理器系统的整体性能。

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