Параллельные расширения
Parallel Extensions — название разработки для библиотеки управляемого параллелизма , разработанной в сотрудничестве между Microsoft Research и командой CLR в Microsoft . Библиотека была выпущена в версии 4.0 .NET Framework . [1] Она состоит из двух частей: Parallel LINQ (PLINQ) и Task Parallel Library (TPL). [2] [3] Она также состоит из набора структур данных координации (CDS) — наборов структур данных, используемых для синхронизации и координации выполнения параллельных задач. [4]
Параллельный LINQ
PLINQ или Parallel LINQ , распараллеливающий выполнение запросов к объектам (LINQ to Objects) и XML-данным (LINQ to XML). PLINQ предназначен для раскрытия параллелизма данных с помощью запросов. [2] Любое вычисление над объектами, реализованное как запросы, может быть распараллелено PLINQ. Однако объекты должны реализовывать интерфейс IParallelEnumerable, который определяется самим PLINQ. Внутренне он использует TPL для выполнения. [4] [5]
Библиотека параллельных задач
Библиотека параллельных задач ( TPL ) — это компонент параллелизма задач Parallel Extensions для .NET. [6] Она предоставляет параллельные конструкции, такие как parallel Forи ForEachloops, используя обычные вызовы методов и делегатов , поэтому конструкции могут использоваться из любых языков CLI . Работа по созданию и завершению потоков , а также масштабирование количества потоков в соответствии с количеством доступных процессоров выполняется самой библиотекой, [3] используя планировщик захвата работы . [7]
TPL также включает другие конструкции, такие как Task и Future . Task — это действие, которое может быть выполнено независимо от остальной части программы. В этом смысле оно семантически эквивалентно потоку, за исключением того, что это более легкий объект и не требует дополнительных затрат на создание потока ОС. Задачи ставятся в очередь объектом Task Manager и планируются для выполнения в нескольких потоках ОС в пуле потоков, когда приходит их очередь.
Future — это задача, которая возвращает результат. Результат вычисляется в фоновом потоке, инкапсулированном объектом Future , и результат буферизуется до тех пор, пока не будет извлечен. [3] Если будет предпринята попытка извлечь результат до того, как он был вычислен, то запрашивающий поток будет заблокирован до тех пор, пока результат не станет доступен. [6]
Другая конструкция TPL — это класс Parallel . TPL обеспечивает базовую форму структурированного параллелизма посредством трех статических методов в классе Parallel:
- Parallel.Invoke
- Параллельно выполняет массив делегатов действий, а затем ждет их завершения.
- Параллельный.Для
- Параллельный эквивалент цикла for в C#
- Параллельный.ForEach
- Параллельный эквивалент цикла foreach в C#
Архитектура
Основная концепция в Parallel Extensions to .NET — это Task, который представляет собой небольшую единицу кода, обычно представленную как лямбда-функция , которая может быть выполнена независимо. И PLINQ, и TPL API предоставляют методы для создания Tasks — PLINQ делит запрос на более мелкие Tasks, а методы Parallel.For, Parallel.ForEachи Parallel.Invokeделят цикл на Tasks.
PFX включает Task Managerобъект, который планирует выполнение задач. Диспетчер задач содержит глобальную очередь задач, которые затем выполняются. Он также инкапсулирует несколько потоков , в которых выполняются задачи. По умолчанию создается столько потоков, сколько процессоров (или ядер процессора) в системе, хотя это число можно изменить вручную. Каждый поток связан с очередью задач, специфичной для потока. В состоянии бездействия каждый поток берет пакет задач и помещает их в свою локальную очередь, где они затем выполняются одна за другой. Если глобальная очередь пуста, поток будет искать задачи в очередях своих одноранговых узлов и брать задачи, которые находились в очереди дольше всего ( захват задач ). Во время выполнения задачи будут выполняться независимо, при этом изменение состояния одной задачи будет независимым от других. В результате, если они используют общий ресурс, их все равно нужно будет синхронизировать вручную с помощью блокировок или других конструкций.
Смотрите также
- Параллелизм и координация выполнения
- Присоединяется
- Cilk / Cilk Plus – сопоставимая технология для C и C++
- Grand Central Dispatch – аналогичная технология в Mac OS X 10.6, разработанная Apple .
- Java Concurrency – аналогичная технология в Java (также известная как JSR 166 ).
- Threading Building Blocks (TBB) – сопоставимая технология для C++, доступная для многих систем, изначально созданных Intel (также с открытым исходным кодом)
- Шаблон пула потоков
- Параллелизм задач
- ReactiveX (Реактивные расширения)
Ссылки
- ^ "Что нового в .NET Framework 4" . Получено 21 сентября 2011 г. .
- ^ ab "Программирование в эпоху параллелизма: параллельное программирование с PFX" . Получено 16 октября 2007 г.
- ^ abc "MSDN Magazine: Task Parallel Library". Архивировано из оригинала 14 октября 2007 г. Получено 16 октября 2007 г.
- ^ ab "Июнь 2008 CTP – Параллельные расширения для .NET FX" . Получено 6 августа 2008 .
- ^ "Более мощные агрегации в PLINQ" . Получено 6 августа 2008 г.
- ^ ab Даффи, Джо (2009). Параллельное программирование в Windows . стр. 887–929 . ISBN 978-0321434821.
- ^ Лейен, Даан; Шульте, Вольфрам; Буркхардт, Себастьян (2009). «Проектирование библиотеки параллельных задач». Уведомления ACM SIGPLAN . 44 (10): 227. CiteSeerX 10.1.1.146.4197 . дои : 10.1145/1639949.1640106.
Внешние ссылки
- Параллельный FX CTP июнь 2008 г.
- Центр разработчиков параллельных вычислений
