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系统编程( 四 )

生活百科系统编程


static_assert(sizeof(uintptr_t) == 8, \"Only works on 64-bit systems\");

template <typename T>
uintptr_t MarkDirty(T* t) {
return reinterpret_cast<uintptr_t>(t) | kDirtyBit;
}

template <typename T>
T* GetPointer(uintptr_t t) {
return reinterpret_cast<T*>(t & kPtrMask);
}不过，有趣的是，由于这是Linux内存管理/虚拟地址空间的一个特性，所以它可能会发生变化，而且实际上已经发生了变化！
LWN（Linux Weekly News）在2017年发布了补丁集，实现了五级页表，以支持更大数量的可寻址内存空间 。如果启用这个更改的话，Linux的虚拟内存寻址空间将从现在48位提高到57位，从而将虚拟内存寻址空间的大小从256 TiB增加到128 PiB，这对于每个人来说都足够了 。
默认情况下这个更改无法启用 。部分原因是各种高性能程序，特别是各种JavaScript引擎和 LuaJIT，对寻址空间高位用途的调整会导致一些额外的数据被打包到指针中 。
锁定条带化(Lock Striping)
当你希望多个线程以独占方式访问共享数据时，锁可以用于互斥 。但缺点是 ， 如果共享数据被频繁访问，而且这是系统的关键部分的话 ， 那么线程可能会将大部分时间花在锁的争用上，而不是实际工作上 。
解决这个问题的一个常见方法是引入更多的锁 。你说什么？等一下！
好吧 ， 我想说的是：不是一个保护所有数据的锁，而是有许多只负责一部分数据的锁 。通过这种方式 ， 我们将数据分成独立的、互不竞争的存储桶 。假设数据访问方式都倾向于一致的，增加数据的切分会按比例减少争用锁的线程数 。
下面是用C++写的一个小例子 ， 提供了线程安全的hash-set的两种实现 。第一个实现ThreadSafeHashSet使用单个锁来保护单个基础hash-set（absl::flat_hash_set） 。第二个实现LockStripedHashSet有N个单独的锁，保护N个单独的基础hash-set（abs::flat_hash_sets） 。
// Simple thread-safe single-lock hash set
class ThreadSafeHashSet {
public:
void Insert(uint64 i) {
absl::MutexLock lock(&mu_);
hash_set_.insert(i);
}

bool Contains(uint64 i) {
absl::MutexLock lock(&mu_);
return hash_set_.contains(i);
}

private:
absl::Mutex mu_;
absl::flat_hash_set<uint64> hash_set_;
};

// Chunk the data into `kNumChunks` separate hash sets, guarded by separate
// locks.
template <size_t kNumChunks>
class LockStripedHashSet {
public:
void Insert(uint64 i) {
// Mod the data to calculate which hash_set/lock to use
const size_t idx = i % kNumChunks;
absl::MutexLock lock(&mu_[idx]);
hash_set_[idx].insert(i);
}

bool Contains(uint64 i) {
const size_t idx = i % kNumChunks;
absl::MutexLock lock(&mu_[idx]);
return hash_set_[idx].contains(i);
}

private:
std::array<absl::Mutex, kNumChunks> mu_;
std::array<absl::flat_hash_set<uint64>, kNumChunks> hash_set_;
};为了说明锁定条带化的好处，我们在多个线程存在的情况下对两个线程安全的hash-set性能进行了基准测试，每个线程都插入了一百万项 。对于LockStripedHashSet ， 我们尝试将数据拆分成4块和8块 。结果如下：
Executing tests from //examples:lock-striping
-----------------------------------------------------------------------------
2019-08-24 22:24:37
Run on (4 X 2800 MHz CPU s)
CPU Caches:
L1 Data 32K (x2)
L1 Instruction 32K (x2)
L2 Unified 262K (x2)
L3 Unified 4194K (x1)
--------------------------------------------------------------------------
Benchmark Time CPU Iterations
--------------------------------------------------------------------------
BM_SingleLock/threads:1 65 ms 65 ms 11
BM_SingleLock/threads:2 140 ms 254 ms 2

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