在Rust中的線程之間共享無鎖資源

我在Rust中移植我的C++象棋引擎。我有一個大的哈希表在搜索線程之間共享，並且在C++版本中這個表是無鎖的;共享讀/寫訪問沒有互斥。如果你有興趣，這裏是the theory。在Rust中的線程之間共享無鎖資源

在這段代碼中的鏽版本，它工作正常，但使用的是Mutex：

let shared_hash = Arc::new(Mutex::new(new_hash())); 

for _ in 0..n_cpu { 
    println!("start thread"); 
    let my_hash = shared_hash.clone(); 
    thread_pool.push(thread::spawn(move || { 
     let mut my_hash = my_hash.lock().unwrap(); 
     let mut search_engine = SearchEngine::new(); 
     search_engine.search(&mut myhash); 
    })); 
} 

for i in thread_pool { 
    let _ = i.join(); 
}

我怎麼能線程之間共享該表不互斥？

來源

2016-09-26 gekomad

我不確定這是否有適當的答案。如果數據結構不需要鎖定，那麼您將不需要互斥鎖。如果是這樣，你*需要一個互斥體，並且試圖避免使用互斥體是不安全的。我不知道是否有一個已經存在的適用的解決方案，因爲除了「無互斥」之外，您還沒有指出您正在嘗試做什麼。如果沒有，那麼這就轉化爲「推薦一個圖書館」（可能因爲過於寬泛而被封閉），或者「我怎麼寫一個無鎖的數據結構」（它也可能太寬泛）。 –

此外，翻閱該鏈接（我沒有時間閱讀整篇文章以嘗試回答一個模糊的問題），我想知道爲什麼你不能只使用'Cell '。但是我不知道'new_hash（）'做了什麼，所以\ *聳聳肩* * –

正如Matthieu M.回答，您需要使您的數據結構實現'Sync'，這表明它可以安全地在線程之間共享。這將問題轉變爲真正的問題：「我如何在Rust中編寫**特殊**無鎖數據結構？」。要做到這一點，你將*可能*需要編寫不安全的代碼。看起來，所討論的散列表需要某些**硬件**先決條件（例如，64位存儲器到內存是自然原子的）和**軟件**先決條件（例如，您正在存儲兩個64位值）。這似乎表明數據結構不可移植。 – Shepmaster

很簡單，實際上：如果底層結構已經爲Sync，則不需要Mutex。

就你而言，例如atomics結構的數組就可以工作。你可以找到Rust可用的atomics here。

來源

2016-09-26 13:26:08

-1

至於建議，我寫了一個FakeMutex實現Sync，但並沒有真正鎖定的哈希表：

use core::cell::UnsafeCell; 
use core::marker::Sync; 
use core::ops::{Deref, DerefMut}; 

pub struct FakeMutex<T> { 
    data: UnsafeCell<T>, 
} 

pub struct FakeMutexGuard<'a, T: 'a> { 
    data: &'a mut T, 
} 

unsafe impl<T> Sync for FakeMutex<T> {} 

impl<T> FakeMutex<T> { 
    pub fn new(user_data: T) -> FakeMutex<T> { 
     FakeMutex { 
      data: UnsafeCell::new(user_data), 
     } 
    } 

    pub fn lock(&self) -> FakeMutexGuard<T> { 
     FakeMutexGuard { 
      data: unsafe { &mut *self.data.get() }, 
     } 
    } 
} 

impl<'a, T> Deref for FakeMutexGuard<'a, T>{ 
    type Target = T; 
    fn deref<'b>(&'b self) -> &'b T { &*self.data } 
} 

impl<'a, T> DerefMut for FakeMutexGuard<'a, T>{ 
    fn deref_mut<'b>(&'b mut self) -> &'b mut T { &mut *self.data } 
}

我的新代碼是：

let shared_hash = Arc::new(FakeMutex::new(new_hash())); 

for _ in 0..n_cpu { 
    println!("start thread"); 
    let my_hash = shared_hash.clone(); 
    thread_pool.push(thread::spawn(move || { 
     let mut my_hash = my_hash.lock(); 
     let mut search_engine = SearchEngine::new(); 
     search_engine.search(&mut myhash); 
    })); 
} 

for i in thread_pool { 
    let _ = i.join(); 
}

這解決了我的問題。

來源

2016-09-26 21:10:32 gekomad

我不認爲這是一個好的解決方案。具體來說，你已經創建了一個可以用來包裝任何其他類型**的類型來組合'Sync'，但是你的'FakeMutex' *實際上並不安全*！請注意，Matthieu M.表示* **基礎結構**已經是'Sync' *。你應該爲你的哈希表實現'Sync'，而不是瘋狂地讓任何類型奇蹟般地變成'Sync'。 – Shepmaster

我在回答這個問題，因爲我不想讓隨機的人偶然發現它，並認爲複製這種模式是個好主意，因爲它是非常不安全的，也是最微妙的禮節。 – Shepmaster

Data races are undefined behavior在C++和Rust中。只是說號

正確的方法是建立你的表出atomic integers。這是火箭科學。 You have to decide case by case你有多少care about the order of memory operations。這確實混亂了你的代碼：

// non-atomic array access 
table[h] = 0; 

// atomic array access 
table[h].store(0, Ordering::SeqCst);

但它是值得的。

不知道性能損失會是什麼 - 你只需要嘗試一下。

來源

2016-09-27 16:20:37

在Rust中的線程之間共享無鎖資源

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