基于RSTM的软件事务存储系统的读写策略研究与优化

摘要

在未来，并行开发仍然是程序员面临的主要挑战。指令级并行的局限性和对能力的约束预算迫使制造商从扩展单独处理器核心性能提供多核心芯片转变。多核处理器(CMPs)被应用在许多应用程序中。传统的锁机制存在一系列问题。在这种情况下，事务存储系统应运而生。事务存储技术让事务这一原子性程序块并发执行，当事务发生冲突时才转换为串行执行。事务存储系统是一种全新的多核体系结构，它为并行程序设计者提供了一个简洁高效的并行编程环境。通过使用事务能够解决由锁机制所带来的一系列问题，可以提高程序的并发性。 本文主要对事务存储系统的现状进行了研究，深入研究事务存储中的读写行为。传统的读写策略主要包括读验证和写获取两个部分。读写验证策略对系统的性能有很重要的影响。本文对当前传统的读写验证策略进行了分析，本文发现没有一个单一的读验证策略或一个单独的写获取策略适合所有的应用，因此本文结合RSTM系统本身数据结构，运行流程等的现状，对其进行改进，设计出DARV动态自适应读验证算法。DARV算法的亮点在于它结合应用程序自身的表现和系统中事务数量动态地调整验证策略。在真实的软件事务存储系统中对DARV算法的性能进行了测试。结果表明DARV算法相比传统的读验证算法具有较低的事务中止率。写获取也是影响事务处理的一个重要因素。本文对Rochester软件事务存储(RSTM)中的写获取策略进行研究，提出DALA动态自适应写获取策略并对它进行了实现。DALA写获取策略是基于RSTM实现的一种动态的自适应写获取策略。根据事务的不同表现和当前系统事务数量，DALA选择对应的写获取策略。用RSTM系统自带的一些基准测试程序，对DALA策略的性能进行了评测。结果表明，在大多数情况下，DALA策略都能表现出相对较好的性能。 论文首先介绍了课题的研究背景以及事务存储系统的相关技术;然后提出事务读写方面的两个策略。这两个策略包括DARV动态自适应读验证和DALA动态自适应写获取，并详述了这两种策略的设计与实现过程。同时对提出的策略的性能进行了测试。最后，对本文工作做了总结，并进行了下一步工作展望。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1多核处理器技术

1．2并行程序设计

1．3事务存储的提出

1．4本文的组织

第2章事务存储系统的研究现状

2．1事务存储的现状

2．2事务存储中的关键技术

2．1．1数据版本管理

2．1．2冲突检测技术

2．1．3冲突解决技术

2．3 RSTM系统分析

2．3．1 RSTM的数据结构

2．3．2 RSTM的全局变量

2．3．3 RSTM的运行流程

2．3．4 RSTM的事务提交

2．3．5 RSTM的事务中止

2．4本章小结

第3章传统事务读检验与写获取

3．1传统事务读检验

3．2传统事务写获取

3．3传统事务读检验的优缺点

3．3．1 eager优缺点

3．3．2 lazy优缺点

3．4传统事务写获取的优缺点

3．4．1 eager优缺点

3．4．2 lazy优缺点

3．5当前事务存储系统的策略优化

3．5．1 DSTM

3．6本章小结

第4章RSTM读写行为的研究

4．1对象的可视读者

4．2对象的不可视读者

4．3事务只读操作

4．4事务读写操作

4．5本章小结

第5章DARV动态自适应读检验

5．1 DARV算法的设计与实现

5．1．1 DARV的设计

5．1．2 DARV的实现

5．2 DARV算法的性能评测

5．2．1测试环境

5．2．2测试程序介绍

5．2．3测试结果

5．3本章小结

第6章DALA动态自适应写获取

6．1 DALA算法的设计与实现

6．1．1 DALA的设计

6．1．2 DALA的实现

6．2DALA算法的性能评测

6．2．1测试环境

6．2．2测试程序介绍

6．2．3测试结果

6．3本章小结

第7章结论

7．1全文工作总结

7．2进一步工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及参加的项目