基于軟件內(nèi)存事務的高性能服務器設計.pdf

1、本世紀初，摩爾定律的失效加速了多核處理器的問世和不斷普及，硬件并行化的發(fā)展反過來也推動了工業(yè)界對軟件并發(fā)性的研究。軟件內(nèi)存事務是用軟件的方法對內(nèi)存操作進行封裝，以事務的原子性與隔離型來保證并行程序執(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)存事務具有編程接口易用，不產(chǎn)生死鎖等優(yōu)點。 本文分別詳細介紹了兩大類中的幾個典型實現(xiàn)，并對它們各自的優(yōu)缺點進行了分析和比較。經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實中的程序運行壓力并不是恒

2、定不變的，尤其對服務器程序而言，其處理壓力往往會在短時內(nèi)出現(xiàn)劇烈波動。我們還發(fā)現(xiàn)，能夠使軟件內(nèi)存事務的性能達到最優(yōu)化的參數(shù)往往取決于目標狀態(tài)的運行時壓力，如寫入型事務占事務總數(shù)的比例，在內(nèi)存地址上的訪問競爭度等。在現(xiàn)有的軟件內(nèi)存事務的實現(xiàn)中普遍缺乏對運行時壓力變化做出反應和調(diào)整的機制，于是我們提出了一種基于運行時壓力檢測和動態(tài)策略調(diào)整的軟件內(nèi)存事務實現(xiàn)：PA-TinySTM。PA-TinySTM主要由壓力探測前端，動態(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。壓力探測前端在事務進入執(zhí)行前對事務執(zhí)行速率變化進行檢測，并相應地計算出當前系統(tǒng)的處理壓力。反饋處理模塊負責對一些事務執(zhí)行以后才能獲取的信息進行搜集和統(tǒng)計，例如事務執(zhí)行平均時間，事務撤銷率等。前后端的處理結(jié)果提供給動態(tài)調(diào)整模塊用作動態(tài)調(diào)整的依據(jù)，動態(tài)調(diào)整模塊又分為TinysTM運行時參數(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)運行時處理壓力變化和訪問地址特性對TinySTM中的兩個主要參數(shù)進行

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)律進行分配策略上的優(yōu)化。這兩個模塊根據(jù)前后端模塊得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行動態(tài)調(diào)整，以使PA-TinysTM的參數(shù)搭配和分配策略能夠及時地適應運行時壓力的變化。通過試驗數(shù)據(jù)的對比我們可以看到，PA-TinySTM對運行時壓力變化可以做出很快的反應，并通過動態(tài)調(diào)整參數(shù)和策略以適應壓力的變化，通過這種方法，基于PA-TinySTM實現(xiàn)的服務器程序能夠使自身的運行時性能達到并保持在最佳水平上。