liblfds의 다중 생산자/다중 소비자 경계 대기열은 실제로 잠금이 없습니까?

잠금 없는 대기열 알고리즘 분석

질문: 다중 생산자/다중 소비자 경계 대기열 알고리즘입니까? liblfds에서 lock-free?

Lock-free의 정의:

lock-free 알고리즘은 동시 스레드에 관계없이 하나 이상의 스레드가 앞으로 나아갈 수 있도록 보장합니다. 즉, 플래그가 재설정되거나 설정 해제될 때까지 기다리는 등 스레드가 진행하기 위해 다른 스레드에 의존하는 코드를 가질 수 없습니다.

알고리즘 분석:

알고리즘은 쓰기 인덱스를 증가시키기 위해 CAS 루프를 사용하여 대기열의 슬롯을 예약합니다. 그런 다음 사용자 데이터를 예약된 슬롯에 복사하고 시퀀스 번호를 업데이트합니다. 그러나 이 예약은 POP 작업이 시퀀스 번호 업데이트를 완료하는 PUSH 스레드에 의존한다는 것을 의미합니다.

진행 보장 부족:

"만들기"의 정의에 따르면 진행 중"이라는 오류가 발생하면 알고리즘이 잠금 해제 기준을 충족하지 않습니다. PUSH 또는 POP 작업이 진행 중이더라도 대기열이 가득 찼거나 비어 있는 것으로 관찰되어 다른 스레드가 해당 작업을 수행하지 못하게 할 수 있습니다.

부분적으로 차단된 진행:

알고리즘을 통해 POP 작업이 진행 중인 요소까지 계속되도록 허용할 수 있지만 이 진행은 제한됩니다. 쓰기 인덱스 업데이트와 시퀀스 번호 쓰기 사이의 중요한 영역 중에 스레드가 컨텍스트 전환되면 모든 소비자 스레드는 빈 대기열을 보고합니다.

숨겨진 뮤텍스:

쓰기 인덱스와 슬롯 시퀀스 번호의 조합은 기본적으로 요소별 뮤텍스 역할을 합니다. 스레드가 쓰기 인덱스를 성공적으로 증가시키면 원래 스레드가 작업을 완료할 때까지 모든 후속 스레드가 대기열에 쓸 수 없습니다.

성능 이점:

그렇지 않음에도 불구하고 엄격하게 잠금이 없는 알고리즘은 다음 측면에서 성능상의 이점을 제공합니다.

• 경쟁되지 않는 성능: 빠른 경로는 단일 CompareAndSwap 작업으로 구성됩니다.
• 경합 성능: 쓰기 인덱스 변수가 경합되지만 잘 최적화된 CAS 구현을 사용하면 동작이 합리적입니다.

결론:

알고리즘은 몇 가지 유용한 성능 속성을 제공하지만 핵심 정확성 속성은 부족합니다. 예약시스템과 PUSH, POP 연산의 의존성으로 인해 Lock-Free 운용이 가능합니다.

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