基于軟件內(nèi)存事務(wù)的高性能服務(wù)器設(shè)計(jì).pdf

1、本世紀(jì)初，摩爾定律的失效加速了多核處理器的問(wèn)世和不斷普及，硬件并行化的發(fā)展反過(guò)來(lái)也推動(dòng)了工業(yè)界對(duì)軟件并發(fā)性的研究。軟件內(nèi)存事務(wù)是用軟件的方法對(duì)內(nèi)存操作進(jìn)行封裝，以事務(wù)的原子性與隔離型來(lái)保證并行程序執(zhí)行邏輯的一種方法。較之于傳統(tǒng)上基于互斥鎖的多線程編程方法，軟件內(nèi)存事務(wù)具有編程接口易用，不產(chǎn)生死鎖等優(yōu)點(diǎn)。 本文分別詳細(xì)介紹了兩大類中的幾個(gè)典型實(shí)現(xiàn)，并對(duì)它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析和比較。經(jīng)過(guò)研究我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)中的程序運(yùn)行壓力并不是恒

2、定不變的，尤其對(duì)服務(wù)器程序而言，其處理壓力往往會(huì)在短時(shí)內(nèi)出現(xiàn)劇烈波動(dòng)。我們還發(fā)現(xiàn)，能夠使軟件內(nèi)存事務(wù)的性能達(dá)到最優(yōu)化的參數(shù)往往取決于目標(biāo)狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)壓力，如寫(xiě)入型事務(wù)占事務(wù)總數(shù)的比例，在內(nèi)存地址上的訪問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)度等。在現(xiàn)有的軟件內(nèi)存事務(wù)的實(shí)現(xiàn)中普遍缺乏對(duì)運(yùn)行時(shí)壓力變化做出反應(yīng)和調(diào)整的機(jī)制，于是我們提出了一種基于運(yùn)行時(shí)壓力檢測(cè)和動(dòng)態(tài)策略調(diào)整的軟件內(nèi)存事務(wù)實(shí)現(xiàn)：PA-TinySTM。PA-TinySTM主要由壓力探測(cè)前端，動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊，Tiny

3、STM主體和反饋信息處理后端四大部分組成。壓力探測(cè)前端在事務(wù)進(jìn)入執(zhí)行前對(duì)事務(wù)執(zhí)行速率變化進(jìn)行檢測(cè)，并相應(yīng)地計(jì)算出當(dāng)前系統(tǒng)的處理壓力。反饋處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)一些事務(wù)執(zhí)行以后才能獲取的信息進(jìn)行搜集和統(tǒng)計(jì)，例如事務(wù)執(zhí)行平均時(shí)間，事務(wù)撤銷率等。前后端的處理結(jié)果提供給動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊用作動(dòng)態(tài)調(diào)整的依據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊又分為T(mén)inysTM運(yùn)行時(shí)參數(shù)調(diào)整子模塊和內(nèi)存分配策略調(diào)整子模塊。前者根據(jù)運(yùn)行時(shí)處理壓力變化和訪問(wèn)地址特性對(duì)TinySTM中的兩個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行

4、調(diào)整：而后者則根據(jù)多線程內(nèi)存分配的壓力變化和內(nèi)存塊大小的規(guī)律進(jìn)行分配策略上的優(yōu)化。這兩個(gè)模塊根據(jù)前后端模塊得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以使PA-TinysTM的參數(shù)搭配和分配策略能夠及時(shí)地適應(yīng)運(yùn)行時(shí)壓力的變化。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比我們可以看到，PA-TinySTM對(duì)運(yùn)行時(shí)壓力變化可以做出很快的反應(yīng)，并通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)和策略以適應(yīng)壓力的變化，通過(guò)這種方法，基于PA-TinySTM實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器程序能夠使自身的運(yùn)行時(shí)性能達(dá)到并保持在最佳水平上。