基于內存隔離的確定性多線程系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著多核眾核體系結構的普及，多線程程序的需求越來越大。由于多線程程序的非確定性特征，導致程序的測試、調試復雜化，即多線程編寫過程產生大量并發(fā)性錯誤，如死鎖、數(shù)據(jù)競爭。現(xiàn)有的解決方案或基于先前生成的日志文件再現(xiàn)程序調度過程實現(xiàn)，需要高昂的存儲開銷及性能開銷；或基于修改源代碼的確定性系統(tǒng)實現(xiàn)，不具有通用性和可擴展性。
　　基于內存隔離的確定性多線程系統(tǒng)（libthread），采用內存隔離與內存提交技術來保證源碼的確定性執(zhí)行，并且具有高

2、效性、通用性和可擴展性等特點。Libthread系統(tǒng)通過將共享內存映射到每個線程中，隔離線程的并發(fā)執(zhí)行過程，避免數(shù)據(jù)競爭，消除了假共享；使用標準的虛擬內存保護機制跟蹤每個線程的讀寫操作，在同步原語處采用串行執(zhí)行，按照確定的順序提交私有內存到共享內存，保證多線程程序執(zhí)行的確定性。Libthread系統(tǒng)使用性能計數(shù)器跟蹤每個線程執(zhí)行進度來建立確定性邏輯時間，利用確定性邏輯時間建立內存提交的順序，保證共享內存數(shù)據(jù)訪問的準確性，同時提供良好的均

3、衡性。Libthread系統(tǒng)利用封裝的同步原語作為并行階段和串行階段的邊界，即使程序調試過程中加入調試語句也不改變并串行邊界，從而降低了調試難度。
　　通過并行程序測試集PARSEC BenchmarkSuite進行模擬實驗，將基于libthread的編譯策略與基于pthread的編譯策略進行比較，實驗結果表明，libthread系統(tǒng)解決了多線程程序非確定性問題，保證同一程序每次執(zhí)行的結果是相同的；libthread系統(tǒng)執(zhí)行效率和