Building a Coroutine-Based Job System Without Standard Library

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

摘要

文档介绍了基于C++20协程的任务系统的设计与实现，重点包括如何在没有标准库支持的情况下构建高效的协程任务系统。系统核心由Scheduler和Worker组件构成，Scheduler负责任务分配，Worker执行任务。文档详细讲解了协程生命周期管理，包括初始化和终止的可持续点，以及如何处理任务依赖关系。通过引用计数机制，确保任务生命周期的安全性，并防止CPU空闲。系统实现了任务的调度和执行优化，兼容协程和非协程类型的任务。

AI总结

以下是对文档内容的中文总结：

本文档介绍了一种基于C++20协程实现的作业系统（Job System），该系统不依赖标准库，适用于游戏引擎等高性能需求场景。以下是核心内容的总结：

1. **作者背景**：作者是NVIDIA Omniverse团队的实时渲染工程师，曾参与Unreal Engine渲染引擎的开发。本次分享主题为基于C++20协程的作业系统。

2. **作业系统概述**：
- 作业系统的核心是`Job`对象，它是一个轻量级对象，主要存储协程句柄。
- 调度器（Scheduler）不直接与协程交互，而是通过`Job`对象实现灵活的调度方式，支持协程和非协程型作业。
- 系统通过两种方式构造和调度作业：一种是直接调用新的协程，另一种是通过依赖关系处理。

3. **协程与作业调度**：
- 系统通过两种 suspend awaitable（`initial_suspend_awaitable`和`final_suspend_awaitable`）来管理协程的生命周期和作业的调度。
- 初次挂起（`initial_suspend`）用于初始化作业，终次挂起（`final_suspend`）用于处理作业依赖关系和结果。

4. **依赖处理与生命周期管理**：
- 系统支持作业的依赖关系，通过引用计数机制确保作业生命周期的正确管理。
- 引用计数机制（`ref counting`）在`token`、`awaitable`和`Job`的生命周期中实现，确保作业的安全销毁。
- 作业支持“启动即忘记”（launch and forget）模式，避免生命周期与`token`或`awaitable`绑定。

5. **实现细节**：
- 作业通过协程句柄（`coroutine_handle`）存储和管理。
- 使用`token_promise`和`fsa`（final suspend awaitable）处理作业的依赖和结果传递。
- 系统通过懒加载（lazy job）机制优化性能，确保未被等待的作业不会被调度。

6. **代码与参考**：
- 系统的完整代码开源，参考地址为：[GitHub代码仓库](https://github.com/tankiJong/cpp-coroutine-job-system)。
- 示例代码经过简化，便于理解和展示。

7. **总结**：
- 本文介绍了一种高效的基于协程的作业系统，通过C++20协程实现，避免了标准库依赖。
- 系统支持灵活的调度方式和依赖管理，同时优化了性能，避免了 CPU 空闲时间（bubble）。

以上是文档的核心内容和关键信息的总结，重点突出了作业系统的设计和实现原理。