[Перевод] Спинлок в современном C++ с применением атомиков, барьеров памяти и экспоненциальной выдержкой

12.02.2025 09:01:31 | Хабр

Хабы: Блог компании Издательский дом «Питер», C++, Высокая производительность, Параллельное программирование
Эта статья послужит вам быстрым, но глубоким введением в низкоуровневую конкурентность.

Механизмы блокировки — важнейшая часть конкурентного программирования. Такие механизмы позволяют множественным потокам одновременно обращаться к разделяемым ресурсам, не мешая друг другу. Одна из самых популярных блокировок – это спинлок (циклическая блокировка), при которой применяется активное ожидание, механизм, позволяющий раз за разом проверять, не освободилась ли блокировка. Правда, при таком подходе будут тратиться драгоценные такты процессора, если блокировка зациклится и станет впустую потреблять ресурсы процессора. Для решения этой проблемы применяется подход под названием экспоненциальная выдержка. При экспоненциальной выдержке применяются постепенно нарастающие периоды ожидания, что позволяет не тратить ресурсы впустую.

В этой статье мы реализуем наш собственный упрощённый спинлок с экспоненциальной выдержкой. Для начала обсудим базовую идею, на которой основан спинлок — проблему активного ожидания. Затем разберём, что представляет собой экспоненциальная выдержка и обсудим, как повысить эффективность спинлоков. Затем поговорим об атомиках и о том, для чего они используются. После этого объясним, что представляют собой барьеры памяти, если они работают в тандеме. Далее рассмотрим образец реализации спинлока с экспоненциальной выдержкой, разберём достоинства и недостатки такого подхода. Наконец, напишем тестовую программу, которая поможет нам убедиться, что всё работает как надо. Начнём! Читать дальше →

Подробнее