Блокировка программного обеспечения

• Проблема блокировки программного обеспечения в многопроцессорных системах

  • Блокировка программного обеспечения снижает производительность из-за простоя процессоров в критических секциях. 
  • Блокировка ограничивает масштабируемость системы, ограничивая максимальное количество используемых процессоров. 

• Критические секции ядра

  • В многопроцессорных системах каждый процессор контролирует свои действия, структуры данных ядра являются общими. 
  • Критические секции ядра включают операции синхронизации и управления устройствами. 

• Конфликт доступа к ресурсам

  • Конфликт возникает, когда несколько процессоров одновременно пытаются получить доступ к одному ресурсу. 
  • Только один процессор может одновременно получить доступ к определенной структуре данных, остальные находятся в состоянии ожидания. 

• Влияние ожидания на производительность

  • Ожидание в режиме ожидания необходимо для низкоуровневого планирования и синхронизации. 
  • Ожидание в режиме ожидания неудобно для управления устройствами. 
  • Микроядро оптимизировано для первых двух случаев. 

• Аналитические исследования блокировки

  • Отношение времени в заблокированном состоянии к времени выполнения задач вне критических секций (L/E) является ключевым показателем блокировки. 
  • При L/E выше 0,05 добавление процессоров становится неэффективным. 

• Смягчение последствий блокировки

  • Разбиение структур данных на более мелкие подструктуры снижает время разработки и позволяет нескольким процессорам одновременно обращаться к данным. 
  • Адаптация систем с иерархическими доменами защиты к многопроцессорной обработке может предотвратить чрезмерное увеличение L/E. 

• Рекомендации и дальнейшее чтение

  • В статье приведены ссылки на исследования и материалы конференций, посвященные проблемам блокировки в многопроцессорных системах.