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排號自旋鎖

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排號自旋鎖計算機科學中的一種多線程同步機制。類似於自旋鎖,但每一個申請排隊自旋鎖的線程獲得一個排隊號(ticket)。至多一個線程擁有自旋鎖,當它釋放鎖時,把自身的ticket加1作為下一個可獲得鎖的ticket,持有該ticket的線程在自旋檢查時就可發現已經獲得了自旋鎖。這種機制類似於一些提供社會服務的場所(如銀行):進門的顧客從排號機獲取一個等待號,然後不斷檢查當前可服務的號,直至輪到其手持的號。

排號隊列管理機制的一個ticket與"Now Serving"符號

這是一種先進先出(FIFO)的公平性機制。[1][2][3]

鎖的比較

Linux內核實現的排號自旋鎖,比更簡單的基於test-and-setexchange的自旋鎖,有更低時耗。下表比較了各種自旋鎖:[2]

Comparing Performance of Different Locking Mechanisms[2]
標準 test-and-set Test and Test-and-set Load-link/store-conditional Ticket ABQL
Uncontended latency Lowest Lower Lower Higher Higher
1 Release max traffic Ө(p) Ө(p) Ө(p) Ө(p) Ө(1)
Wait traffic High - - - -
Storage Ө(1) Ө(1) Ө(1) Ө(1) Ө(p)
Fairness guarantee No No No Yes Yes

排號自旋鎖的一個缺點是隨着CPU核數增加,性能指數下降。[4]

歷史

1991年Mellor-Crummey與Scott引入概念。[3]2008年被Linux內核使用。[5] [6] 2010年7月,解決了半虛擬化問題。[7]2015年3月,Red Hat Enterprise Linux使用了這種鎖。[8]

相關工作

參見

參考文獻

  1. ^ Sottile, Matthew J.; Mattson, Timothy G.; Rasmussen, Craig E. Introduction to Concurrency in Programming Languages. Boca Raton, FL, USA: CRC Press. Sep 28, 2009: 56. ISBN 978-1-4200-7214-3. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Solihin, Yan. Fundamentals of parallel computer architecture : multichip and multicore systems. Solihin Pub. 2009: 262–269. ISBN 978-0-9841630-0-7. 
  3. ^ 3.0 3.1 John M. Mellor-Crummey and Michael L. Scott; et al. Algorithms for Scalable Synchronization on Shared-Memory Multiprocessors. ACM TOCS. February 1991. (原始內容存檔於2021-02-02). 
  4. ^ Boyd-Wickizer, Silas, et al. "Non-scalable locks are dangerous." Proceedings of the Linux Symposium. 2012. http://pdos.csail.mit.edu/papers/linux:lock.pdf頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  5. ^ Jonathan Corbet, Ticket spinlocks頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), Linux Weekly News, February 6, 2008. Retrieved 23. July, 2010.
  6. ^ Jeremy Fitzhardinge, paravirt: introduce a "lock-byte" spinlock implementation Archive.is存檔,存檔日期2012-07-08, Linux kernel, July 7, 2008
  7. ^ Revert "Merge branch 'xen/pvticketlock' into xen/next". [2021-12-19]. (原始內容存檔於2012-07-12). 
  8. ^ Ticket Spinlocks. [2017-11-27]. (原始內容存檔於2016-11-18). 
  9. ^ Michael L. Scott and William N. Scherer III. Scalable Queue-Based Spin Locks with Timeout頁面存檔備份,存於網際網路檔案館). Proceedings of the eighth ACM SIGPLAN symposium on Principles and practices of parallel programming, pp. 44-52, 2001.