下面有两个版本的自旋锁。第一个使用默认值 memory_order_cst,而后者使用 memory_order_acquire/memory_order_release。由于后者更轻松,我希望它有更好的表现。然而,情况似乎并非如此。
class SimpleSpinLock
{
public:
inline SimpleSpinLock(): mFlag(ATOMIC_FLAG_INIT) {}
inline void lock()
{
int backoff = 0;
while (mFlag.test_and_set()) { DoWaitBackoff(backoff); }
}
inline void unlock()
{
mFlag.clear();
}
private:
std::atomic_flag mFlag = ATOMIC_FLAG_INIT;
};
class SimpleSpinLock2
{
public:
inline SimpleSpinLock2(): mFlag(ATOMIC_FLAG_INIT) {}
inline void lock()
{
int backoff = 0;
while (mFlag.test_and_set(std::memory_order_acquire)) { DoWaitBackoff(backoff); }
}
inline void unlock()
{
mFlag.clear(std::memory_order_release);
}
private:
std::atomic_flag mFlag = ATOMIC_FLAG_INIT;
};
const int NUM_THREADS = 8;
const int NUM_ITERS = 5000000;
const int EXPECTED_VAL = NUM_THREADS * NUM_ITERS;
int val = 0;
long j = 0;
SimpleSpinLock spinLock;
void ThreadBody()
{
for (int i = 0; i < NUM_ITERS; ++i)
{
spinLock.lock();
++val;
j = i * 3.5 + val;
spinLock.unlock();
}
}
int main()
{
vector<thread> threads;
for (int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
{
cout << "Creating thread " << i << endl;
threads.push_back(std::move(std::thread(ThreadBody)));
}
for (thread& thr: threads)
{
thr.join();
}
cout << "Final value: " << val << "\t" << j << endl;
assert(val == EXPECTED_VAL);
return 1;
}
我在 Ubuntu 12.04 上运行,gcc 4.8.2 运行优化 O3。
-- 带有 memory_order_cst 的自旋锁:
Run 1:
real 0m1.588s
user 0m4.548s
sys 0m0.052s
Run 2:
real 0m1.577s
user 0m4.580s
sys 0m0.032s
Run 3:
real 0m1.560s
user 0m4.436s
sys 0m0.032s
-- 带有 memory_order_acquire/release 的自旋锁:
Run 1:
real 0m1.797s
user 0m4.608s
sys 0m0.100s
Run 2:
real 0m1.853s
user 0m4.692s
sys 0m0.164s
Run 3:
real 0m1.784s
user 0m4.552s
sys 0m0.124s
Run 4:
real 0m1.475s
user 0m3.596s
sys 0m0.120s
有了更宽松的模型,我看到了更多的可变性。有时会更好。通常情况更糟,有人对此有解释吗?
最佳答案
生成的解锁码不同。 CST 内存模型(使用 g++ 4.9.0)生成:
movb %sil, spinLock(%rip)
mfence
解锁。获取/释放生成:
movb %sil, spinLock(%rip)
锁码是一样的。其他人可能会说为什么 fence 更好,但如果我不得不猜测,我猜它会减少总线/高速缓存一致性争用,可能是通过减少总线上的干扰。有时越严格越有序,因此速度越快。
附录:根据 this , mfence 花费大约 100 个周期。所以也许你正在减少总线争用,因为当一个线程完成循环体时,它会在尝试重新获取锁之前暂停一下,让另一个线程完成。您可以尝试通过在解锁后放入一个短暂的延迟循环来做同样的事情,但您必须确保它没有得到优化。
附录 2:这似乎是由循环太快引起的总线干扰/争用引起的。我添加了一个短延迟循环,例如:
spinLock.unlock();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
j = i * 3.5 + val;
}
现在,获取/释放执行相同的操作。
关于c++ - 当我使用非 cst 内存模型时,为什么我的自旋锁实现性能最差?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/23522034/
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