38、并发编程中的任务调度与工作分配

并发编程中的任务调度与工作分配

1 调度界限与贪心调度

在并发任务调度中，存在一个重要的界限关系。经过分析可知，总令牌数满足以下关系：$\sum_{i = 0}^{T - 1} p_i \leq T_1 + T_{\infty}(P - 1)$。这个界限其实与最优情况相差不到两倍。实际上，要实现最优调度是一个NP完全问题，因此贪心调度成为了一种简单且实用的方法，能让性能接近最优。

2 工作分配策略

2.1 工作分配的基本需求

要实现良好的加速比，关键在于让用户级线程始终有任务可执行，使调度尽可能贪心。然而，多线程计算会动态地创建和销毁任务，有时方式难以预测。所以，需要一种工作分配算法，将就绪任务高效地分配给空闲线程。

2.2 工作分配的不同方法

• 工作交易（Work Dealing） ：过载的线程试图将任务卸载到负载较轻的线程。但这种方法有缺陷，如果大多数线程都过载，它们会在无效的任务交换尝试中浪费精力。
• 工作窃取（Work Stealing） ：当一个线程的任务执行完后，它会随机选择一个“受害者”线程，尝试从其队列顶部“窃取”任务。这种方法的优点是，如果所有线程都忙碌，它们不会浪费时间互相卸载工作。

2.3 工作窃取的实现

每个线程维护一个双端队列（DEQueue）来存储待执行的任务，提供 pushBottom() 、 popBottom() 和 popTop() <