Esiste una condizione di competizione per più thread su più core che cercano di bloccare una variabile globale?

Question

Esiste una condizione di competizione per più thread su più core che cercano di bloccare una variabile globale?

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Capisco in un sistema single core, più thread operano in sequenza, programmati dal sistema operativo. Quindi non è possibile avere una condizione di gara poiché per definizione stanno alternando a turno una variabile.

Tuttavia, se ho un processore multicore, è possibile che vengano eseguiti contemporaneamente più thread dello stesso processo e quindi entrambi tentano di bloccare una variabile nello stesso momento?

Ad esempio, ho un semaforo globale s = 1

Se 2 thread su core differenti funzionassero contemporaneamente, entrambi tenterebbero di decrementare il semaforo e avere successo in condizioni di gara.

In un singolo core, 2 thread operano in sequenza (pianificato dal sistema operativo), quindi non è possibile, poiché il secondo thread vedrà s = 0 dal momento in cui è pianificato.

Quindi mi chiedo se ho un processo che genera più thread, e ho più core, ciò che sta fermando la condizione di competizione in cui 2 thread in esecuzione contemporaneamente vedono il semaforo globale come s = 1 allo stesso tempo e tentano di operare su di esso?

concurrency semaphore

posta Chowza 02.09.2018 - 20:40

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I understand in a single core system, multiple threads operate in sequence, scheduled by the OS.

Lo fanno, anche se ci sono due potenziali tipi di modelli di threading, che vanno a fare la natura del "turno" o fetta della CPU offerta a un thread dal sistema operativo: cooperativo e interrotto - il primo richiede al programmatore di restituisce periodicamente, e quest'ultimo usa l'orologio della CPU e altri interrupt del dispositivo I / O per determinare quale codice eseguire successivamente.

La maggior parte dei sistemi operativi moderni offre thread interrotti anziché thread cooperativi: funzionano meglio per carichi di lavoro molto indipendenti e funzionano meglio anche su architetture multi-CPU, quindi non discuterò ulteriormente i thread cooperativi.

Hence it can't be possible to have a race condition since by definition they are taking turns locking a variable.

Generalmente non è il caso dato che, con i thread moderni, la granularità della potenziale interruzione è molto piccola: tra due istruzioni di due codici macchina. Per questo motivo, questi thread sono ancora soggetti a condizioni di competizione, dal momento che molte operazioni che potremmo considerare in un linguaggio di alto livello si espandono su più istruzioni macchina.

Quindi, per i thread interdipendenti - cioè lavorando sulle stesse strutture dati in memoria, singola CPU o multi-CPU - i thread dovrebbero annunciare quando iniziano a lavorare su dati condivisi che potrebbero portare a una gara. Per fare ciò, l'hardware garantisce che alcune operazioni primitive minime siano atomiche (eseguite atomicamente - o interrotte) su tutte le CPU e il software utilizza queste caratteristiche hardware per comporre sezioni critiche, blocchi e / o transazioni più grandi.

Vedi ad esempio il protocollo MESI , che è un meccanismo tramite il quale le CPU usano le loro cache per comunicare lo stato di queste operazioni primitive.