Question

我有一个使用std::atomics实现的无锁单生成器多个使用者队列，其方式类似于Herb Sutters CPPCon2014 talk。

有时候，生产者太慢而无法养活所有消费者，因此消费者可能会饿死。我想阻止饥饿的消费者敲击队列，因此我为10ms添加了一个睡眠。该值是任意的，不是最佳的。我想使用一个消息，一旦队列中有一个空闲插槽，消费者就可以发送给生产者。在基于锁的实现中，我自然会使用std::condition_variable来执行此任务。但是现在在我的无锁实现中，我不确定，如果引入mutex是正确的设计选择，只能使用std::condition_variable。

我只是想问你，在这种情况下mutex是否是正确的方法？

编辑：我有一个生产者，从不睡觉。并且有多个消费者，如果他们饿死就会入睡。因此整个系统总是在取得进展，因此我认为它是无锁的。我目前的解决方案是在消费者GetData功能中执行此操作：
std::unique_lock<std::mutex> lk(_idleMutex); _readSetAvailableCV.wait(lk);

一旦新数据准备好，这就在制作人的线程中： _readSetAvailableCV.notify_all();

Answer 1

如果你的大多数线程只是等待让生产者将资源排入队列，我不确定无锁实现是否值得值得。大多数情况下，你的线程会睡觉，他们不会为了队列锁而互相争斗。

这就是为什么我认为（根据你提供的数据量），改变所有使用互斥锁+ conditional_variable的方法就好了。当生产者将资源排入队列时，它只通知一个线程（使用notify_one()）并释放队列锁。锁定队列的使用者将资源出列，并在队列再次为空时返回休眠状态。线程之间不应该有任何真正的“摩擦”（如果你的制作人很慢），所以我会选择它。

Answer 2

我刚观看了有关并发TS的CPPCON视频： Artur Laksberg @cppcon2015

在这次演讲的中间，Artur解释了我的问题究竟如何通过障碍和锁存来解决。他还以我的方式使用condition_variable显示现有的解决方法。他强调了一些关于用于此目的的condition_variable的弱点，比如在你进入等待之前的虚假唤醒和丢失通知信号。但是在我的应用程序中，这些限制没有问题，所以我想现在，我将使用我在编辑帖子中提到的解决方案 - 直到锁存器/ barrierers可用。谢谢大家的评论。

Answer 3

只需最少的设计更改，您就可以使用信号量。每次产生推送到队列时，信号量开始为空并且上升。消费者在从队列中弹出之前首先尝试降低信号量。

C ++ 11不提供信号量实现，尽管可以使用互斥锁，条件变量和计数器进行模拟。^†

如果你真的想要生产者比消费者更快的无锁行为，你可以使用双重检查锁定。

/* producer */
bool was_empty = q.empty_lock_free();
q.push_lock_free(x);
if (was_empty) {
    scoped_lock l(q.lock());
    if (!q.empty()) {
        q.cond().signal();
    }
}

/* consumers */
for (;;) {
    if (q.empty_lock_free()) {
        scoped_lock l(q.lock());
        while (q.empty()) {
            q.cond().wait();
        }
        x = q.pop();
        if (!q.empty()) {
            q.cond().signal();
        }
    } else {
        try {
            x = q.pop_lock_free();
        } catch (empty_exception) {
            continue;
        }
        break;
    }
}

Answer 4

pthreads的一种可能性是，一个饥饿的线程与pause()一起睡眠，并与SIGCONT一起醒来。每个线程都有自己的awake标志。如果生产者发布新输入时有任何线程处于睡眠状态，请使用pthread_kill()唤醒一个。

在无锁实现中没有互斥的condition_variable

4 个答案: