Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста

Сейбел: Я слышал в ее адрес критику такого рода: оптимистический параллелизм не обеспечивает того уровня параллелизма, на который можно рассчитывать. Утверждается, что легко можно оказаться в ситуации, когда выполнение перестает двигаться вперед.

Пейтон-Джонс: Да, нужно заботиться о зависаниях. Вот мой любимый пример: большая транзакция, которая не фиксируется, потому что в этом месте первой совершается другая, маленькая. Аналогией может быть библиотекарь, который наводит порядок в своей библиотеке. Начинается оптимистическая реорганизация. Две трети работы сделано, тут приходит студент и берет книгу. Он успешно фиксирует свою транзакцию, ведь реорганизация библиотеки еще не зафиксирована. Библиотекарь доходит до конца, обнаруживает отсутствие книги: библиотека изменилась за время реорганизации, структура данных неверна, значит, надо начинать все сначала.

Сейбел: Если есть блокировка и переменные условия, все по-другому - библиотекарь запирает библиотеку, и никто не может взять книгу до полной реорганизации. Поглядев на эту схему, вы немедленно сказали бы: “Мы не можем запереть библиотеку, пока не закончим”, - запретив выдачу книг, так что пришлось бы изобретать более сложную схему блокировки.

Пейтон-Джонс: Верно. Надо создать маленькую подбиблиотеку или что-нибудь в этом духе, куда поместить самые ходовые книги, чтобы студенты могли брать их во время реорганизации основной библиотеки. Надо подумать о стратегии решения конкретной задачи и о том, в каком виде ее выразить. Проблема одна и та же в обоих случаях: как реорганизовать библиотеку, не прекращая полностью выдачу книг. После трудной части - придумывания того, как это сделать, - вы думаете о том, как это выразить. И здесь транзакционная память - абсолютный чемпион. Она превосходит и блокировку, и переменные условия для выполнения параллельных программ.

Сейбел: А если я не хочу допускать, чтобы кто-то пришел ко мне за двадцать первым экземпляром самой ходовой книги и оказался запертым? В физическом мире можно представить, что если кто-то приходит за книгой, мы заменяем ее некой заглушкой, которую библиотекарь использует в реорганизации, и когда книга приходит назад, мы возвращаем ее на место заглушки. Но если реорганизовывать библиотеку в мире с транзакционной памятью, придется повторять транзакцию.

Пейтон-Джонс: Но кое-что остается неизменным - шифр книги, верно? Есть несколько способов решить задачу. Например, вы можете сказать, что при работе с заглушкой сама библиотека не меняется, меняется только сама книга. Вы не изменяете ее ключевое поле - только значение, где книга в данный момент находится. И теперь каталог может меняться, где бы книга ни была. Это прекрасно и поддается выражению естественным способом.

В случае транзакционной памяти библиотекарь просматривает все места в памяти, которые считывал, и проверяет, содержат ли они те самые значения, что и при последнем заходе. Поэтому посещенные им ячейки памяти должны содержать ключевое поле книги, определяющее, куда ее положили. Но библиотекарь не читает содержание книги. Он всего лишь проверяет, содержит ли ключевое поле, скажем, число 73.

Но не буду преуменьшать проблему зависания - она довольно коварна. Нужны хорошие профилирующие инструменты, которые указывают, что транзакция не фиксируется, поскольку сталкивается с другой транзакцией. Нужно, чтобы программа не просто втихомолку подвиса-ла, - нужна обратная связь с ней. То же верно и для системы блокировки. Ненавижу эти часики на экране.

Сейбел: Мне кажется, что в программах с блокировкой мы научились снимать ее так быстро, как только возможно, чтобы минимизировать потери от простоев.

Пейтон-Джонс: Да. Но программировать в этом случае сложнее - мелкомодульную блокировку сложно настроить. Мне кажется, одно из больших преимуществ транзакционной памяти в том, что она работает с точностью чрезвычайно мелкомодульной блокировки на основе очень простых принципов.

Вот один из них - в системах с блокировкой этого нет. Я определяю высокоуровневые инварианты: у меня несколько банковских счетов, общая сумма денег на них равна N. Деньги перемещаются со счета на счет. Вот мой инвариант. Любая транзакция предполагает этот инвариант в начале и восстанавливает его в конце. Как вы определяете, что она это делает? Мы смотрим на любую транзакцию вида “Возьмите три из этого места и переместите их вон в то”. Инвариант сохранен. Каково мое умозаключение в данном случае? Чисто последовательное. Определив высокоуровневые инварианты, я могу делать последовательные умозаключения о каждой транзакции отдельно.

Сейбел: Поскольку транзакции изолированы друг от друга.