A Multithreaded, Transaction-Based Locking Strategy for Containers

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档探讨了在多线程环境下共享容器的锁机制，介绍了基于严格时间戳排序（STO）的解决方案。该方案通过事务管理器和锁定机制确保多线程操作容器时的原子性、一致性和隔离性。测试表明，通过共享互斥量和事务锁，多线程环境下的数据操作可高效且安全进行。

AI总结

《A Multithreaded, Transaction-Based Locking Strategy for Containers》

本文提出了一种基于严格时间戳排序（STO）的多线程事务锁定策略，用于在多线程环境中安全共享容器。以下是核心内容的总结：

核心问题
- 多线程环境中共享容器时，需避免写操作的竞态条件，确保数据一致性。
- 假设容器内元素本身未同步，仅允许一个线程在特定时间修改某个元素，其他线程不得在写操作进行中读取该元素。

解决方案
1. proposel一种基于STO的锁定策略：
- 每个事务将一组更新作为一个原子操作处理，要么全部成功，要么全部失败。
- 保证事务隔离性，确保并发事务的执行结果与顺序执行一致。
- 使用事务锁管理器（transaction manager）协调事务，利用条件变量和互斥量实现线程间同步。
- 为每个元素或散列桶加锁，确保写操作互斥。

实现细节
- 通过事务锁管理器（transaction_manager）实现事务的原子性、一致性和隔离性。
-(transactionaldoorsquaranteesatomicity、consistency、isolation.solutiontransaction_manager类采用互斥量、条件变量和原子变量，管理事务ID和时间戳。
- 使用自定义散列表（hash table）支持动态调整容器大小，每个散列桶独立加锁，减少争用。

测试与结果
- 测试环境：8-core CPU（16超线程），Ubuntu 18.04，GCC 10.2。
- 测试内容包括：
- 单线程更新（基准测试）。
- 多线程更新（模拟竞态条件）。
- 使用单一临界区多线程更新。
- 使用基于STO的事务更新。
- 结果展示了事务锁定机制在多线程环境中的有效性。

关键数据和案例
- 提供了自定义散列表实现细节，每个散列表桶支持插入、查找和删除操作，并在事务过程中加锁。
- 测试案例涵盖了容器的动态调整（如向vector调整大小、向map添加元素），并探讨了使用共享互斥量的可能性。

总结
- 本文提出了一种基于STO的事务锁定策略，为多线程环境中的容器共享提供了解决方案。
- 通过事务锁管理器和锁定机制，确保数据操作的原子性、一致性和隔离性。
- 测试结果验证了该方案的有效性，为实际应用提供了参考。