Visual C++优化对大型数据集合的并发访问

核心提示：我的针对这一问题的解决方案是封装在 CritSecTable 类中（参见图 11 和图 12），该类的接口看起来几乎与 CritSec 的接口完全相同，Visual C++优化对大型数据集合的并发访问(8)，不同之处在于 acquire 和 release 方法采用 void* 参数，Figure 13 DBEntry

我的针对这一问题的解决方案是封装在 CritSecTable 类中（参见图 11 和图 12）。该类的接口看起来几乎与 CritSec 的接口完全相同，不同之处在于 acquire 和 release 方法采用 void* 参数。

Figure 13 DBEntry Class

bool　　　　　　DBEntry::g_useSingleCritSec = true;
CritSec　　　　 DBEntry::g_singleCritSec;
CritSecTable　　DBEntry::g_critSecTable;
void DBEntry::acquire()
{
　　if (g_useSingleCritSec)
　　{
　　　　g_singleCritSec.acquire();
　　}
　　else
　　{
　　　　g_critSecTable.acquire(this);
　　}
}
void DBEntry::release()
{
　　if (g_useSingleCritSec)
　　{
　　　　g_singleCritSec.release();
　　}
　　else
　　{
　　　　g_critSecTable.release(this);
　　}
}

要使用该类，需要将一个 CritSecTable 实例与您希望对其进行并发访问的大型集合（在这种情况下，即内存中的数据库）相关联。当您希望锁定或取消锁定某个项时，需要分别在 CritSecTable 对象上调用 acquire 或 release，并将该项的地址作为 void* 参数进行传递。有关示例，请参见 DBEntry 类的 acquire 和 release 方法的实现（如图 13 所示）。（我已经实现了这些方法，以便它们可以为整个数据库使用单个临界区，或者使用一个 CritSecTable，具体取决于全局标志 g_useSingleCritSec 的设置。）

CritSecTable 在内部维护了一个 CritSec 实例数组（在我的实现中，包含 256 个实例）。当您调用 acquire 或 release 时，它将根据该 void* 参数计算一个哈希，然后使用该哈希对数组进行索引，并在相应的 CritSec 对象上调用 acquire 或 release。这意味着对于任何给定的数据库项，您都将始终使用同一个 CritSec 对象，从而保证您能够保持正确的同步行为。

如果两个线程试图同时锁定不同的项，则其中一个线程阻塞另一个线程的可能性非常低（二百五十六分之一的可能性）。当然，随着试图对数据库进行并发访问的线程数的增加，其中一个或多个线程被阻塞的可能性也将增加。然而，在 Windows 中这通常不是一个问题。运行 Windows 的计算机很少具有八个以上的 CPU，并且（据我所知）上限是 32 个。如果您的服务器应用程序正在使用 I/O 完成端口（正像它应该做的那样），则在任意给定时间，您的服务器中正在运行的线程数目将接近于 CPU 的数目。（注：有关 I/O 完成端口的讨论超出了本文的范围，但最近几年来 MSDN Magazine 中出现过几篇有关该主题的好文章。

我选择使 CritSec 数组的长度为 256，因为它有利于使用一个非常简单但有效的哈希函数。在此情况下，该哈希函数只是简单地对 void* 的字节进行 XOR 运算，从而得到单个无符号 char。我已经花费了一些时间，针对 void* 的长度为四个字节、八个字节的情况以及一般性情况（针对您恰好在具有 7 字节指针的系统上运行 Windows 的情形）优化该哈希函数。在 32 位 Intel 系统上，Visual C++ 编译器将哈希方法的 32 行 C++ 代码简化为只有六条汇编语言指令。

如果您的应用程序将具有数量大得多的线程试图同时锁定不同的项，则您可能需要更大的 CritSec 数组，但您将需要更为复杂的哈希函数来对其进行哈希运算。

并发性结果

我在具有一个 CPU 的 500 MHz Pentium III 计算机上以及具有四个 CPU 的 550 MHz Pentium III Xeon 计算机上运行了 CD 示例。在每种情况下，我都使用不断增加的辅助线程数目运行了两个测试（一个使用单个临界区，另一个使用 CritSecTable）。图 14 显示了在单 CPU 计算机上使用一到八个辅助线程运行测试的结果。

图 14 单 CPU 计算机上的结果