细粒度锁定

Question

假设我们有一个大数组，许多线程在该数组中的具体索引上运行。两个线程不能同时在一个索引上运行，一个应该等到另一个完成。而蹩脚的问题：如何在Linux / C / C ++中对数组的每个索引实现test-and-set锁定？

Answer 1

对于细粒度锁定，使用一组读/写锁（如Carey Hickling建议的那样）。散列索引值并通过位掩码（或使用模数）过滤它以选择要使用的锁。

这有效地将索引拆分为N个桶，其中N是您创建的锁的数量。为锁定数量选择2的幂，以便轻松进行位掩码（掩码= N-1）。这种情况下唯一的缺点是你不只是锁定一个特定的索引，而是锁定每个索引，当哈希时，它与同一个锁指针对齐。

话虽这么说，你创建的锁越多，锁定越精细（16可能是一个很好的起点）。读锁也与rw_locks共享，因此您只需担心在写入期间等待锁定。

Answer 2

您需要一个简单的互斥锁并执行：

    mutex.lock();
    //access array using index
    mutex.unlock();

或者POSIX提供读写锁。因此，您可以这样做：

    pthread_rwlock_rdlock(rw_lock_ptr);
    // read the array
    pthread_rwlock_unlock(rw_lock_ptr);

和

    pthread_rwlock_wrlock(rw_lock_ptr);
    // update the array
    pthread_rwlock_unlock(rw_lock_ptr);

这允许读操作的共享锁和写操作的独占锁。

我建议你为数组的每个元素都有一个类或一对，并实现上面的一个。如果你在类的读/更新函数中隐藏互斥锁，那么你可以更容易地限制互斥锁的范围并轻松避免死锁。

Answer 3

使数组元素类型成为同步的。如果您想要静音数据，可以使用std::pair<T, std::mutex>;如果您可以在每次访问时使用自旋锁，则可以使用std::pair<T, std::atomic<bool>>。然后让每个数组访问通过同步数据获得对元素的独占访问。