Was ist Transaktionsspeicher?

Transaktionsspeicher ist das Konzept der Verwendung von Transaktionen anstelle von Sperren, um Prozesse zu synchronisieren, die parallel ausgeführt werden und Speicher gemeinsam nutzen.

Auf einer sehr vereinfachten Ebene identifizieren Sie zur Synchronisierung mit Sperren Abschnitte des Codes (genannt kritische Abschnitte ), die nicht gleichzeitig von verschiedenen Threads ausgeführt werden dürfen und Sperren um die kritischen Abschnitte herum erfassen und freigeben. Da jede Sperre nur von jeweils einem Thread gehalten werden kann, ist gewährleistet, dass nach dem Eintreten eines Threads in einen kritischen Abschnitt alle Operationen des Abschnitts abgeschlossen sind, bevor ein anderer Thread in einen kritischen Bereich gelangt, der durch die gleiche (n) Sperre (n) geschützt ist.

Mit dem Transaktionsspeicher können Sie Codeabschnitte als Transaktionen festlegen. Das transaktionale Speichersystem (das in Hardware, Software oder beidem implementiert werden kann) versucht dann, Ihnen die Garantie zu geben, dass jeder Lauf eines Programms, in dem mehrere Threads Transaktionen parallel ausführen, einem anderen Lauf des Programms entspricht, in dem Die Transaktionen werden nacheinander ausgeführt, niemals gleichzeitig.

Das transaktionale Speichersystem ermöglicht dies, indem Transaktionen parallel ausgeführt werden und ihr Zugriff auf Transaktionsvariablen überwacht wird. Wenn das System einen Konflikt zwischen dem Zugriff zweier Transaktionen auf dieselbe Variable feststellt, wird einer von ihnen den Vorgang abbrechen und an den Anfang der ausgeführten Transaktion "zurückrollen". Die Transaktion wird dann automatisch neu gestartet und der Gesamtzustand des Systems wird so aussehen, als hätte es den vorherigen Lauf nie gestartet.

Ein Ziel des Transaktionsspeichers ist die einfache Programmierung und Sicherheit; Ein korrekt implementiertes TM-System, das die korrekte Verwendung von Transaktionen erzwingt, gibt harte Garantien , dass es im Programm keine Parallelitätsfehler (Deadlocks, Race Conditions usw.) gibt und nur vom Programmierer festgelegt werden muss die Transaktionen (und manchmal Transaktionsvariablen, wenn das System nicht nur den gesamten Speicher implizit als Transaktionsvariablen betrachtet), ohne genau zu identifizieren, welche Sperren benötigt werden, erfassen Sie sie in der richtigen Reihenfolge, um Deadlocks usw. zu vermeiden. "Transacitons werden korrekt verwendet" impliziert, dass es keine gemeinsame Nutzung von Daten zwischen Threads ohne Transaktionsvariablen, keinen Zugriff auf Transaktionsdaten außer Transaktionen und keine "nicht rückrechenbaren" Operationen in Transaktionen gibt; Bibliotheksbasierte Softwaretransaktionsspeichersysteme für imperative Sprachen wie C, Java usw. sind im Allgemeinen nicht in der Lage, all dies zu erzwingen, was die Möglichkeit einiger der Parallelitätsfehler wieder einführen kann.

Ein weiteres Ziel des Transaktionsgedächtnisses ist die zunehmende Parallelität; Wenn Sie eine ganze Reihe von parallelen Operationen haben, die auf eine Datenstruktur zugreifen, die alle in schreiben können, aber nur wenige davon, erfordert die lockbasierte Synchronisation typischerweise, dass alle Operationen seriell ausgeführt werden um die Gefahr von Datenkorruption zu vermeiden. Der Transaktionsspeicher würde es ermöglichen, dass fast alle Operationen parallel ablaufen und nur dann die Parallelität verloren geht, wenn ein Prozess tatsächlich in die Datenstruktur schreibt.