多核编程基础：并发并行原理与实践

"多核编程入门" 这篇文档是关于多核编程的入门教程，涵盖了并发与并行的概念，多核体系架构，内存模型，以及不同级别的并发策略。作者强调了多核编程的难点，并提供了Linux线程核绑定的介绍，包括核亲和性和资源控制工具cgroup。此外，文档深入讨论了内存模型中的操作原子性、缓存一致性、顺序一致性等关键概念，还涉及到了各种锁机制如信号量、自旋锁、读写锁等。最后，文档提到了无锁编程、并发数据结构和开源库的应用，以及多核技术在实际工程实践中的应用，如网络设备、网络游戏和手机开发。 1. **并发与并行的区别**： - **串行**：指任务一个接一个地执行，同一时刻只有一个任务在运行。 - **并发**：多个任务在宏观上看似同时进行，但实际可能是交替执行。 - **并行**：真正意义上的同时执行，多个任务在同一时刻在不同的处理器或核心上执行。 2. **多核体系架构**： - **多核处理器定义**：包含两个或更多独立处理单元的处理器。 - **发展趋势**：随着技术进步，多核成为提升计算能力的主要途径。 - **例子**：文档可能详细介绍了多核处理器的结构。 - **Linux线程核绑定**：通过设置核亲和性，将线程固定在特定的处理器核心上，优化性能。 3. **内存模型**： - **操作原子性**：保证操作不可分割，不被中断。 - **缓存一致性**：多核系统中，各核的缓存如何保持数据的一致性。 - **顺序一致性**：描述内存访问的顺序规则，包括内存屏障的使用来防止乱序执行。 4. **并发级别**： - **WAIT-FREEDOM**：所有操作都不需要等待其他操作完成。 - **LOCK-FREEDOM**：无需使用锁实现并发，如使用无锁数据结构。 - **OBSTRUCTION-FREEDOM**：无阻塞并发，避免了线程被阻塞。 - **BLOCKINGALGORITHMS**：使用阻塞操作，如互斥量、条件变量等。 5. **锁机制**：包括信号量、自旋锁、读写锁、顺序锁和RCU（Read-Copy-Update）等。 6. **无锁编程**：一种避免使用锁的并发编程方法，提高并发性能。 7. **并发数据结构与开源库**：介绍了一些开源库，比如无锁哈希表，并给出了性能对比测试。 8. **多核工程实践**：举例说明多核技术在INTEL DPDK网络设备、网络游戏和手机开发中的应用。 9. **参考**：列出相关资源，供进一步学习。