MIT6.828_HW6_Threads and Locking

最新推荐文章于 2023-05-06 17:28:52 发布

原创最新推荐文章于 2023-05-06 17:28:52 发布 · 1.7k 阅读

6 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#MIT6.828 #HW6 #Threads and locking

MIT6.828操作系统专栏收录该内容

24 篇文章

订阅专栏

该博客围绕MIT6.828_HW6线程与锁作业展开。作业要求在多核真实计算机上用哈希表探索并行编程。分析了多线程运行时出现丢失keys的原因，加入互斥虽解决丢失问题但完成时间增加，去除不必要的锁后，完成时间降低且无丢失情况，还给出最终代码思路。

MIT6.828_HW6_Threads and Locking

在此作业中，您将使用哈希表探索使用线程和锁的并行编程。你应该在具有多个核心的真实计算机（不是xv6，而不是qemu）上完成这项功课。

开的虚拟机只有单CPU单核，所以两个线程与一个线程的程序跑出来是两倍的效果。需要先关闭虚拟机，修改处理器数1，核心数2。再次运行。

./a.out 2
0: put time = 0.007024
1: put time = 0.008762
0: get time = 6.424977
0: 2093 keys missing
1: get time = 6.535123
1: 2093 keys missing
completion time = 6.550038

./a.out 1
0: put time = 0.013344
0: get time = 6.519561
0: 0 keys missing
completion time = 6.533387

两点：1）1个线程完成时间与2个线程的完成时间大致相同，但2个线程操作数量是其两倍; 我们正在实现良好的并行性。 2）2个线程的输出表示 miss 了很多 keys 。在你的运行中，可能会 miss 更多或更少的keys。如果您使用1个线程运行，则永远不会miss任何keys。

在put与get中加入互斥。

static 
void put(int key, int value)
{
  
  int i = key % NBUCKET;
  pthread_mutex_lock(&lock);
  insert(key, value, &table[i], table[i]);
  pthread_mutex_unlock(&lock);
  
}
static struct entry*
get(int key)
{
  struct entry *e = 0;
  pthread_mutex_lock(&lock);
  for (e = table[key % NBUCKET]; e != 0; e = e->next) {
    if (e->key == key) break;
  }
  pthread_mutex_unlock(&lock);
  return e;
}

首先阅读一下源码，弄明白为什么会产生missing。

keys[]由随机数产生。
对应的线程在put时会将hash table中key值赋值为数组key[]某一段（以2个线程为例，就是0线程赋值为keys[]的前一半），value值置为其线程序号（0，1…等等）。
然后将各个key与value加入对应的桶中（有点像hash的链式解决冲突）。

而在多线程的情况下，当一个线程1进入insert()还未进行插入时，轮转到另一个线程2进行了插入。回到线程1，此时的n还是为空，再进行连接时，就会丢失掉线程2插入的表项。

在put与get中加入互斥后，再次执行./a.out 2, 确实不会有miss keys的问题了，但是完成时间却上升到15S之久。可见在操作临界区时，多线程带来的效果并不一定会更好，有时反而会更差。

./a.out 2
0: put time = 0.003763
1: put time = 0.014141
0: get time = 15.346588
0: 0 keys missing
1: get time = 15.346687
1: 0 keys missing
completion time = 15.365085

修改代码，以便在保持正确性的同时并行运行。（提示：在这个应用程序中，“get”中为确保正确的锁是否必要？）
基于我们以上的分析，没有必要加入锁，因为其并不修改table。在去除get中的锁后再次执行两个线程程序。完成时间降低到6.0s，并且没有missing。

 ./a.out 2
0: put time = 0.015451
1: put time = 0.016926
0: get time = 5.991161
0: 0 keys missing
1: get time = 5.998054
1: 0 keys missing
completion time = 6.015187

修改代码，使一些put操作并行运行，同时保持正确性。
最终put与get代码如下。

static 
void put(int key, int value)
{
  
  int i = key % NBUCKET;
  pthread_mutex_lock(&lock);
  insert(key, value, &table[i], table[i]);
  pthread_mutex_unlock(&lock);
  
}

static struct entry*
get(int key)
{
  struct entry *e = 0;
  for (e = table[key % NBUCKET]; e != 0; e = e->next) {
    if (e->key == key) break;
  }
  return e;
}