在Ruby中實現同步屏障

我試圖在Ruby中「複製」CUDA的__synchtreads()函數的行爲。具體來說，我有一組N線程需要執行一些代碼，然後在執行其他業務之前，在執行的中間點彼此等待。例如：在Ruby中實現同步屏障

x = 0 

a = Thread.new do 
    x = 1 
    syncthreads() 
end 

b = Thread.new do 
    syncthreads() 
    # x should have been changed 
    raise if x == 0 
end 

[a,b].each { |t| t.join }

需要使用哪些工具來完成此操作？我嘗試使用全局散列，然後休眠，直到所有線程都設置了一個標誌，表明它們已完成代碼的第一部分。我無法讓它正常工作;它導致了掛起和僵局。我認爲我需要使用Mutex和ConditionVariable的組合，但我不確定爲什麼/如何。

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來源

2012-12-07 user2398029

@sawa我在上面的代碼展示中發現了這個錯誤，並且它能夠正常工作，但我願意提供更清晰的建議。睡覺（）被認爲是不好的習慣？ – user2398029

'睡眠'不是一個好習慣。這不是你應該完全避免的，但儘可能避免。我有這種感覺，你可以通過'Thread＃join'或者使用'Fiber'。 – sawa

謝謝，我將添加'fiber'作爲標籤。 – user2398029

讓我們實現一個同步障礙。它必須知道它將處理的線程數量，預先處理的數量爲n。在第一個n - 1調用sync屏障將導致調用線程等待。電話號碼n將喚醒所有線程。

class Barrier 
    def initialize(count) 
    @mutex = Mutex.new 
    @cond = ConditionVariable.new 
    @count = count 
    end 

    def sync 
    @mutex.synchronize do 
     @count -= 1 
     if @count > 0 
     @cond.wait @mutex 
     else 
     @cond.broadcast 
     end 
    end 
    end 
end

整體sync是一個關鍵部分，即它不能同時由兩個線程執行。因此致電Mutex#synchronize。

當減值@count爲正值時，線程被凍結。將互斥量作爲參數傳遞給ConditionVariable#wait是防止死鎖的關鍵。它會在凍結線程之前解鎖互斥體。

一個簡單的實驗啓動1k個線程，並使它們添加元素到一個數組。首先他們添加零，然後他們同步和添加。預期的結果是一個有2k個元素的排序數組，其中1k是零，1k是1。

mtx = Mutex.new 
arr = [] 
num = 1000 
barrier = Barrier.new num 
num.times.map do 
    Thread.start do 
    mtx.synchronize { arr << 0 } 
    barrier.sync 
    mtx.synchronize { arr << 1 } 
    end 
end .map &:join; 
# Prints true. See it break by deleting `barrier.sync`. 
puts [ 
    arr.sort == arr, 
    arr.count == 2 * num, 
    arr.count(&:zero?) == num, 
    arr.uniq == [0, 1], 
].all?

事實上，有a gem named barrier這正是我上面描述的。

最後一點，在這種情況下不要用睡覺來等待。它叫做忙等待和is considered a bad practice。

來源

2012-12-07 18:53:46 Jan

不錯的答案，非常有幫助！一個問題：添加到數組時是否需要同步（'array << 0'）？是否有可能通過使用線程安全的數組實現來繞開這個問題，該實現使用自己的鎖？或者這種解決方案工作的必要性？ – user2398029

'mtx' Mutex在這裏可以確保在寫入數組的線程之間不會有任何競爭條件。你所描述的線程安全的數組也應該可以正常工作。 – Jan

可能有線程等待對方的優點。但我認爲讓這些線程真正在「中點」完成是更加清晰的，因爲你的問題顯然意味着線程在「中點」需要彼此的結果。清潔設計解決方案將是讓他們完成，提供他們工作的結果，並基於這些創建一套全新的線程。

來源

2012-12-08 04:04:28

我同意100％，但因爲這是一個CUDA模擬器，所以它有點失敗了目的:)我可以根據靜態代碼分析來拆分內核，但我寧願不去那裏。 – user2398029

在這種情況下，請不要說我之前說過的話:-) –

在Ruby中實現同步屏障

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