Question

只要程序不允许同时写入存储在模块中的共享数据结构的相同元素，它是否是线程安全的？我知道这是一个菜鸟问题，但无法在任何地方明确地找到它。情况如下：

在程序开始时，数据被初始化并存储在模块级可分配数组（FIELDVARS）中，然后任何子程序都可以访问该数组，其中模块由USE语句引用。

现在假设程序进入多线程和/或多核计算阶段，并且访问FIELDVARS以进行＆＃34;读/写＆＃34;重复多次同时调用子程序（COMPUTE）时的操作。

计算阶段完成后，程序将返回单线程阶段，FIELDVARS必须在后续子程序（POST）中使用。但是，FIELDVARS无法添加到COMPUTE或POST的输入参数中，因为这些是从闭源主程序中调用的。因此，模块级数组用于在子例程之间传递addt＆lt; l＆lt;数据。

假设设计了FIELDVARS和COMPUTE，以便每次调用COMPUTE始终可以访问一组FIELDVARS的唯一元素，这些元素可以保证与任何其他电话不同，以便同时＆＃34;写＆＃34;对相同元素的操作永远不会发生。例如：

[ 1, 2, 3, 4, 5,  6, 7, 8, 9, 10, ... ]  <-- FIELDVARS
  ^---call 1---^  ^---call 2---^  ...    <-- Each call to COMPUTE is guaranteed to access a specific set of elements of FIELDVARS.

问题：此方案是否被视为＆＃34;线程安全＆＃34;，＆＃34;有条件安全＆＃34;，或＆＃34;不是线程安全＆＃34;？如果它不安全，具体的危险是什么？你建议怎样处理它？</ p>

其他相关细节：

主程序控制线程。
主程序的源代码不可用，无法更改。
主程序控制如何/何时调用COMPUTE，POST和其他子程序，以及可以传入的args。这就是模块级数组用于传递的原因不同子程序之间的数据，而不是作为一个arg。

! DEMO MODULE W/ ALLOCATABLE INTEGER ARRAY
module DATA_MODULE
  integer, dimension(:), allocatable :: FIELDVARS  !<-- allocated/populated elsewhere, prior to calling COMPUTE
end module DATA_MODULE

! DEMO COMPUTE SUBROUTINE (THREADED PHASE W/ MULTIPLE SIMULTANEOUS CALLS)
subroutine COMPUTE(x, y, x_idx, y_idx, flag)
  use DATA_MODULE
  logical :: flag
  integer :: x,y,x_idx,y_idx                 !<-- different for every call to COMPUTE
  if (flag == .false.) then                  !<-- read data only
    ...
    x = FIELDVARS(x_idx)
    y = FIELDVARS(y_idx)
    ...
  else if (flag == .true.) then              !<-- write data
    ... 
    FIELDVARS(x_idx) = 0
    FIELDVARS(y_idx) = 0
    ...
  endif
end subroutine COMPUTE

Answer 1

很好，很多程序都依赖于这个事实。在OpenMP中，您经常循环遍历数组，不同的线程可以轻松地处理内存中彼此接近的元素，尤其是在分配给每个线程的块的边界上。

在现代CPU中，这不是问题。另请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_coherence

真正的问题是False sharing。使用属于同一chache行的内存元素的两个或多个线程将为共享资源进行编译，并且可能非常慢。

读/写模块阵列的不同元素是否是线程安全的？

1 个答案: