c++ - 什么是可伸缩锁？

Question

什么是可伸缩锁？它与不可扩展的锁有什么不同？我第一次在 TBB rw-lock 的上下文中看到这个术语，但无法决定使用哪个。

此外，是否有任何 rw-lock 将读者优先于作者？

Answer 1

术语“可伸缩锁”或“不可伸缩锁”没有正式的定义。这意味着一些锁定算法、技术或实现即使在对锁有很多争用的情况下也表现得相当好，而有些则不然。

有时问题是算法问题。例如，一个简单的优先级继承实现可能需要 O(n) 的工作来释放一个锁，其中 n 是等待线程的数量。这意味着 O(n^2) 为每个等待服务的线程工作。

有时问题与硬件有关。简单的自旋锁（例如，共享锁缓存行且获取者不退避的实现）不能在具有单个总线互连的 SMP 硬件上扩展，因为写入缓存行需要 CPU 获取缓存行，并且CPU 互连是单点竞争。如果有 n 个 CPU 试图同时获取同一个锁，那么您最终可能需要 O(n) 总线流量来获取锁。同样，这意味着满足所有 n 个 CPU 的 O(n^2) 时间。

通常，除非满足两个条件，否则应避免使用不可伸缩锁：

1. 争论很轻。
2. 关键部分很短。

您确实必须知道满足这两个条件。关键部分的代码行数可能很短，但在墙上的时间上不会很短。如果有疑问，请使用可伸缩锁，然后修复任何被测量会导致性能问题的锁。

至于您的最后一个问题，我不知道有利于读者的现成读写锁。实际上，大多数 API 都没有指定策略，包括 pthreads（很烦人）。

我的第一条评论是你可能不想要它。如果您有高争用，则偏爱一个而不是另一个杀死吞吐量，如果您没有高争用，那将没有什么不同。关于我认为不使用具有完全公平策略的 rw 锁的唯一原因是，如果您有必须尊重的线程优先级，那么您希望优先级最高的线程优先。

但如果你必须，你总是可以自己动手。您只需要几个标志（一个用于“读者现在可以去”，一个用于“作者现在可以去”），保护标志的条件变量，保护条件变量的单个互斥锁，以及几个指示如何许多读者和作家都在等待。这应该就是你所需要的；实施这一点应该很有指导意义。