Russian Qt Forum
Июнь 16, 2024, 03:52 *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Вам не пришло письмо с кодом активации?

Войти
 
  Начало   Форум  WIKI (Вики)FAQ Помощь Поиск Войти Регистрация  

Страниц: 1 2 3 [4] 5 6 7   Вниз
  Печать  
Автор Тема: AtomicData или механизм атомарной операции записи данных  (Прочитано 44153 раз)
Akon
Гость
« Ответ #45 : Март 28, 2011, 16:35 »

В этом случае читатель может получить неконсистентные данные.
Прошу показать каким образом.

Пусть в структуре (Data) будет два члена и она меняется из состояния {0, 0} в состояние {1, 1}. Сценарий:
1. Писатель выполнил a = other.a; из directAssignment для m_data1; m_data1 = {1, 0}.
2. Читатель выполнил const Data result = m_data1; result = {1, 0}.
3. Писатель завершил первое присваивание (m_data1) и во втором присваивании (из directAssignment, а не из reverseAssignment - ваш вариант) выполнил a = other.a для m_data2; m_data2 = {1, 0}.
4. Читатель проверяет условие while (result != m_data2), и мы имеем result == m_data2 == {1, 0} - неконсистентность! Data должна меняться атомарно для читателей, т.е. либо {0, 0}, либо {1, 1}.

Цитировать
и они начали одновременно первый писать в m_data1, второй читать из него. В чём тогда синхронизация?

Синхронизация в том, что читатель получит корректные данные (независимо от временной внутренней неконсистентности).

Структура Data просто определяет атомарную группу, в самой структуре данные-члены понимаются атомарными в смысле присваивания. Прошу прощения, что не указал этого.
Записан
Igors
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 11445


Просмотр профиля
« Ответ #46 : Март 28, 2011, 16:54 »

Edit: кстати, shallow копирование довольно сложно реализовать полностью thread safe. Вы уверены, что QString, например, не падает при одновременном чтении и присвоении?
Да, они подсовывают указатель на новые данные атомарно. Так что при "чтении и присвоении" все нормально, также и при "записи и присвоении" - но не при "записи и чтении"

3. Писатель завершил первое присваивание (m_data1) и во втором присваивании (из directAssignment, а не из reverseAssignment - ваш вариант) выполнил a = other.a для m_data2; m_data2 = {1, 0}.
4. Читатель проверяет условие while (result != m_data2), и мы имеем result == m_data2 == {1, 0} - неконсистентность! Data должна меняться атомарно для читателей, т.е. либо {0, 0}, либо {1, 1}.
Согласен. Тогда может лучше так

Код
C++ (Qt)
const Data data() const
{
const Data result = m_data1; /*B*/
 
while (result != m_data1 || result != m_data2)
result = m_data1;
 
return result;
}
 
Чтобы обойтись без утомительного сравнения "задом наперед"


« Последнее редактирование: Март 28, 2011, 16:58 от Igors » Записан
brankovic
Гость
« Ответ #47 : Март 28, 2011, 17:28 »

Структура Data просто определяет атомарную группу, в самой структуре данные-члены понимаются атомарными в смысле присваивания. Прошу прощения, что не указал этого.

хорошо, тогда как с этим:

data == AA AA
W хочет записать BB BB
W записал B, data == BA AA
R хочет прочесть data
R прочёл BA, заснул
W закончил, и стал писать AA AA, записал AA A, data == AA BA
R проснулся, прочитал BA, в стеке у него BA BA, он их сравнил и остался доволен, но data никогда не принимала значения BA
Записан
m_ax
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 2094



Просмотр профиля
« Ответ #48 : Март 28, 2011, 18:33 »

И так, вроде ничего не упустил)
Код
C++ (Qt)
#ifndef ATOMICDATA_H
#define ATOMICDATA_H
 
#include <assert.h>
#include <cstdatomic>
 
template <class T>
class AtomicData
{
public:
   typedef atomic<int> AtomicInt;
   AtomicData()  : m_count_readers(0), m_state_write(-1) {}
 
   void setData(const T &data) {
       while (!acquireWrite(m_count_readers, m_state_write));
       m_data = data;
       releaseWrite(m_state_write);
   }
   T getData() const {
       while (!acquireRead(m_count_readers, m_state_write));
       T data = m_data;
       releaseRead(m_count_readers, m_state_write);
       return data;
   }
private:
   AtomicInt m_count_readers;
   AtomicInt m_state_write;
   T m_data;
 
   static bool acquireWrite(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
 
       bool tmp = (++state_write == 0);
       state_write = 0;
 
       return (tmp && !readers);
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
 
   static void releaseWrite(AtomicInt &state_write) {
       state_write = -1;
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
 
   static bool acquireRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
 
       if (!readers)
           readers = (state_write == -1);
       else
           readers++;
 
       return readers;
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
 
   static void releaseRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
       if (--readers == 0)
           state_write = -1;
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
};
 
 
#endif // ATOMICDATA_H
 
Пояснения:
m_counter_readers - число читающих потоков (в данный момент времени)
m_state_write - если = -1 - никто не пишет, в противном случае есть ожидающие записи

Читать данные могут одновременно несколько потоков, записывать всегда только какой-то один.
Если кто-то пишет, читать запрещено.
Записан

Над водой луна двурога. Сяду выпью за Ван Гога. Хорошо, что кот не пьет, Он и так меня поймет..

Arch Linux Plasma 5
Igors
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 11445


Просмотр профиля
« Ответ #49 : Март 28, 2011, 18:59 »

R проснулся, прочитал BA, в стеке у него BA BA, он их сравнил и остался доволен, но data никогда не принимала значения BA
Верно, совпадение возможно и при обратном порядке присваивания

Код
C++ (Qt)
       if (!readers)
           readers = (state_write == -1);
 
Те же грабли. Последняя строка не атомарна.
Цитировать
С Ларисой я действительно пил вино, но это было на пасху
Т.е. state_write действительно был -1, но до тех пор пока это присвоится readers, др. нитка успеет захватить по записи.

Лучше держать все в одном AtomicInt. с двумя переменными заморочек намного больше. Ваше упорство избежать CAS "заслуживает лучшего применения"  Улыбающийся И как там у Вас с холостым ходом?
Записан
m_ax
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 2094



Просмотр профиля
« Ответ #50 : Март 28, 2011, 19:12 »

Код
C++ (Qt)
       if (!readers)
           readers = (state_write == -1);
 
Те же грабли. Последняя строка не атомарна.
Цитировать
С Ларисой я действительно пил вино, но это было на пасху
Т.е. state_write действительно был -1, но до тех пор пока это присвоится readers, др. нитка успеет захватить по записи.

Лучше держать все в одном AtomicInt. с двумя переменными заморочек намного больше. Ваше упорство избежать CAS "заслуживает лучшего применения"  Улыбающийся И как там у Вас с холостым ходом?
[/quote]
Не атомарно? Ну это можно исправить следующим образом:
Код
C++ (Qt)
static bool acquireRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
 
       if (!readers)
           readers = 1; // атомарно
           int tmp = (state_write == -1); // атомарно
           readers = tmp; // атомарно
       else
           readers++;
 
       return readers;
   }
 
Цитировать
И как там у Вас с холостым ходом?
В смысле? С ним что-то не так?
Записан

Над водой луна двурога. Сяду выпью за Ван Гога. Хорошо, что кот не пьет, Он и так меня поймет..

Arch Linux Plasma 5
Igors
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 11445


Просмотр профиля
« Ответ #51 : Март 28, 2011, 19:22 »

Не атомарно? Ну это можно исправить следующим образом:
Код
C++ (Qt)
       if (!readers)
           readers = 1; // атомарно
 
Опять не атомарно - ведь N ниток могли увеличить readers "между 2-мя строками" и, присваивая единицу, Вы это значение теряете

Цитировать
И как там у Вас с холостым ходом?
В смысле? С ним что-то не так?
В том смысле что его вообще пока не видно - тело while отсутствует. Это означает что ядро будет молотить впустую и, как показала жизнь, это не так уж безобидно.

Записан
brankovic
Гость
« Ответ #52 : Март 28, 2011, 19:32 »

В том смысле что его вообще пока не видно - тело while отсутствует. Это означает что ядро будет молотить впустую и, как показала жизнь, это не так уж безобидно.

это как-то уж слишком коварно.. По смыслу m_ax спинлок хотел, а в спинлоке так и должно быть.
Записан
Igors
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 11445


Просмотр профиля
« Ответ #53 : Март 28, 2011, 19:49 »

это как-то уж слишком коварно.. По смыслу m_ax спинлок хотел, а в спинлоке так и должно быть.
Не должно. Про свой OSX могу сказать: OSSpinLockLock (спиннер) не просто "крутит while". А TBB сначала просто делает какое-то число nop, затем вставляет pause а потом уж shed_yield. При этом учитывается специфика процессора. В общем, это на порядок сложнее чем то что сейчас обсуждается  Улыбающийся  

А без этого (увы) могут быть заметные тормоза для др. задач
Записан
m_ax
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 2094



Просмотр профиля
« Ответ #54 : Март 28, 2011, 19:57 »

А что Вы скажите на это  Подмигивающий:
Код
C++ (Qt)
static bool acquireRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
 
       if (!readers) {
           int tmp = (++state_write == 0);
           readers = tmp;
       }
       else
           readers++;
 
       return readers;
   }
 
Записан

Над водой луна двурога. Сяду выпью за Ван Гога. Хорошо, что кот не пьет, Он и так меня поймет..

Arch Linux Plasma 5
m_ax
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 2094



Просмотр профиля
« Ответ #55 : Март 28, 2011, 20:09 »

это как-то уж слишком коварно.. По смыслу m_ax спинлок хотел, а в спинлоке так и должно быть.
Не должно. Про свой OSX могу сказать: OSSpinLockLock (спиннер) не просто "крутит while". А TBB сначала просто делает какое-то число nop, затем вставляет pause а потом уж shed_yield. При этом учитывается специфика процессора. В общем, это на порядок сложнее чем то что сейчас обсуждается  Улыбающийся  

А без этого (увы) могут быть заметные тормоза для др. задач
Если удасца реализовать первоночальный SpinLock, то его можно будет ускорить создав буфер даных. Тогда простои при записи и чтении можно будет существенно сократить. 
Записан

Над водой луна двурога. Сяду выпью за Ван Гога. Хорошо, что кот не пьет, Он и так меня поймет..

Arch Linux Plasma 5
m_ax
Джедай : наставник для всех
*******
Offline Offline

Сообщений: 2094



Просмотр профиля
« Ответ #56 : Март 28, 2011, 20:23 »

Короче, окончательный вариант SpinLock:
Код
C++ (Qt)
#ifndef SPINLOCK_H
#define SPINLOCK_H
 
#include <assert.h>
#include <cstdatomic>
 
template <class T>
class SpinLock
{
public:
   typedef atomic<int> AtomicInt;
   SpinLock()  : m_count_readers(0), m_state_write(-1) {}
 
   void setData(const T &data) {
       while (!acquireWrite(m_count_readers, m_state_write));
       m_data = data;
       releaseWrite(m_state_write);
   }
   T getData() const {
       while (!acquireRead(m_count_readers, m_state_write));
       T data = m_data;
       releaseRead(m_count_readers, m_state_write);
       return data;
   }
private:
   AtomicInt m_count_readers;
   AtomicInt m_state_write;
   T m_data;
 
   static bool acquireWrite(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
 
       bool tmp = (++state_write == 0);
       state_write = 0;
 
       return (tmp && !readers);
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
 
   static void releaseWrite(AtomicInt &state_write) {
       state_write = -1;
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
 
   static bool acquireRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
 
       if (!readers) {
           int tmp = (++state_write == 0);
           readers = tmp;
       }
       else
           readers++;
 
       return readers;
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
 
   static void releaseRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write) {
       if (--readers == 0)
           state_write = -1;
   }
   //-------------------------------------------------------------------------
};
 
#endif // SPINLOCK_H
 
Записан

Над водой луна двурога. Сяду выпью за Ван Гога. Хорошо, что кот не пьет, Он и так меня поймет..

Arch Linux Plasma 5
brankovic
Гость
« Ответ #57 : Март 28, 2011, 21:22 »

это как-то уж слишком коварно.. По смыслу m_ax спинлок хотел, а в спинлоке так и должно быть.
Не должно. Про свой OSX могу сказать: OSSpinLockLock (спиннер) не просто "крутит while". А TBB сначала просто делает какое-то число nop, затем вставляет pause а потом уж shed_yield. При этом учитывается специфика процессора. В общем, это на порядок сложнее чем то что сейчас обсуждается  Улыбающийся  

А без этого (увы) могут быть заметные тормоза для др. задач

а, понятно, думал о wait-free речь пойдёт. Никогда такую оптимизацию в действии не видел. Но интересно, что здесь сложного? Казалось бы раз в n циклов вызывать yeild, и всё?
Записан
brankovic
Гость
« Ответ #58 : Март 28, 2011, 21:59 »

Короче, окончательный вариант SpinLock:
Код
C++ (Qt)
static bool acquireRead(AtomicInt &readers, AtomicInt &state_write)
{
  if (!readers)
  {
     int tmp = (++state_write == 0);
     readers = tmp;
  }
  else
     readers++;
 
  return readers;
}
 

R0 читал
R1 дошёл до if, увидел, что кто-то читает, отправился на else
R1 заснул
R0 ушёл (readers == 0)
W пришёл и захватил на запись
R1 проснулся, сделал ++readers и вернул true

теперь R0 читает, а W пишет
Записан
Akon
Гость
« Ответ #59 : Март 28, 2011, 22:01 »

Цитировать
хорошо, тогда как с этим:

data == AA AA
W хочет записать BB BB
W записал B, data == BA AA
R хочет прочесть data
R прочёл BA, заснул
W закончил, и стал писать AA AA, записал AA A, data == AA BA
R проснулся, прочитал BA, в стеке у него BA BA, он их сравнил и остался доволен, но data никогда не принимала значения BA

Верно! Я рассмотрел синхронизацию в контексте только одного вызова setData, позабыв про возможность 2-х и более вызовов. Спасибо.

Навскидку, если добавить отслеживание вызовов (проблему переполнения счетчика пока опустил):
Код:
struct Data 
{
int a;
int b;
...

Data& directAssignment(const Data& other)
{
a = other.a;
b = other.b;
...
return *this;
}

Data& reverseAssignment(const Data& other)
{
b = other.b;
a = other.a;
...
return *this;
}
};

class DataManager
{
public:
// called by reader threads (several threads)
const Data data() const
{
const Data result = m_data1;
int counter = counter_;

while (result != m_data2 || counter != counter_) {
result = m_data1;
counter = counter_;
}

return result;
}

// called by writer thread (single thread)
    void setData(const Data& value)
    {
if (value == m_data1) return;

++counter_;
m_data1.directAssignment(value);
m_data2.reverseAssignment(value);
    }

private:
volatile Data m_data1;
volatile Data m_data2;
volatile int counter_;
}
« Последнее редактирование: Март 28, 2011, 22:27 от Akon » Записан
Страниц: 1 2 3 [4] 5 6 7   Вверх
  Печать  
 
Перейти в:  


Страница сгенерирована за 0.442 секунд. Запросов: 22.