ไม่มีโครงสร้างล็อคข้อมูลต้นไม้พร้อมกันอย่างต่อเนื่องที่ล็อคตลอดเวลา?

$O(1)$ ไม่ได้ช่วยตัวเอง ในโครงสร้างข้อมูลที่ไม่ล็อคต้องมีอินสแตนซ์อะตอมมิกเดียวเมื่อโครงสร้างข้อมูลของคุณเปลี่ยนแปลง ค่าคงที่การเป็นตัวแทนทั้งหมดจะต้องมีผลบังคับใช้ทั้งในทันทีก่อนและทันทีหลังจากอะตอมอะตอมนั้นทันที

ซึ่งหมายความว่าหากคุณทำการปรับเปลี่ยนโครงสร้างข้อมูลคุณลักษณะที่สำคัญคือคุณสามารถทำ mods ทั้งหมดในโครงสร้างข้อมูลส่วนตัวแล้วสลับในการปรับเปลี่ยนในคำสั่งอะตอมมิกเดียว

ล็อคอิสระมักจะง่ายที่สุดเมื่อโครงสร้างข้อมูลของคุณไม่เปลี่ยนรูป ( ทำงานได้อย่างหมดจด ) คุณเพียงแค่เก็บตัวชี้โกลบอลเป็นโครงสร้างข้อมูลปัจจุบัน ผู้อ่านไม่จำเป็นต้องล็อคอะไรเลย การปรับเปลี่ยนโครงสร้างข้อมูลจะได้รับผลกระทบจากการสลับตัวชี้โกลบอลเป็นโครงสร้างข้อมูลที่ไม่เปลี่ยนรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกโครงสร้างหนึ่ง

ตัวอย่างเช่น: ถ้าคุณมีต้นไม้ที่ทำงานได้อย่างสมดุลคุณ:

บันทึกตัวชี้โกลบอลปัจจุบันไปที่รูทของทรี
สร้างทรีใหม่ที่แทรกหรือลบโหนด (นี่คือลอการิทึมเวลาและพื้นที่ในจำนวนโหนดในต้นไม้ในปัจจุบันและเกี่ยวข้องกับการสร้างโหนดใหม่จากการปรับเปลี่ยนชี้ไปที่รากและเพียงแค่ชี้ทุกอย่างใหม่ในส่วนเก่าของโครงสร้างข้อมูลรุ่นก่อนหน้า )
เปรียบเทียบและสลับแบบโกลบอลพอยเตอร์เป็นรูท (โปรดทราบว่าสิ่งนี้อาจล้มเหลวหากมีการแก้ไขอื่นเกิดขึ้นระหว่างเวลาที่คุณบันทึกตัวชี้รูทเก่าและตอนนี้หากเกิดเหตุการณ์นี้คุณกลับไปที่ขั้นตอนที่ 1 แล้วลองอีกครั้งสิ่งนี้เรียกว่า "การควบคุมภาวะพร้อมกันในแง่ดี"

โปรดทราบว่าส่วนที่สำคัญที่สุดคือสิ่งที่ฉันกล่าวไว้ข้างต้นเกี่ยวกับความจำเป็นในการรักษาค่าคงที่ตัวแทน ปกติแล้วมันไม่เพียงพอที่จะมีอัลกอริทึมที่ทำให้อะตอมเปลี่ยนแปลงในกลางต้นไม้ ทำไม? ตัวอย่างเช่น: คุณอาจมีเธรดผู้อ่านที่อยู่ในกระบวนการดำเนินการสำรวจเส้นทางของลำดับต้น หากคุณปรับเปลี่ยนโหนดที่เป็นบรรพบุรุษของโหนดที่พวกเขากำลังอ่านอยู่คุณจะต้องทำให้เกิดเงื่อนไขที่ไม่ถูกต้องซึ่งพวกเขาคิดว่ามีการบังคับใช้ ผู้อ่านจะต้องสามารถทำงานกับโครงสร้างข้อมูลได้เหมือนเดิมก่อนที่คุณจะทำการเปลี่ยนแปลงของคุณหรืออย่างที่มันจะเป็นหลังจากที่คุณทำการเปลี่ยนแปลง ไม่ใช่สิ่งที่อยู่ระหว่าง

$O(log(N))$ $O(N)$

— หลงทางลอจิก
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่าเทคนิคการรอแบบแอคทีฟเช่นการเปรียบเทียบและการสลับมักจะเรียกว่า "ล็อคฟรี" ดังนั้นจึงมีวิธีการบางอย่างแม้ในการตั้งค่าที่ไม่แน่นอน

— Raphael

ฉันไม่คุ้นเคยกับคำที่รอ (และ Google ไม่ได้ช่วย) (หากคุณกำลังพูดถึงผลงานของ Kogan และ Petrank นั่นแสดงให้เห็นว่าจะเปลี่ยนอัลกอริธึมแบบปลอดล็อคให้ปราศจากการรอคอย) ฉันได้เพิ่มการแก้ไขเกี่ยวกับวิธีที่คุณสามารถจัดการกับความผันแปรของการล็อคอิสระโดยทั่วไป

— หลงทางตรรกะ

โดย "รองาน" ผมหมายถึงสิ่งที่ต้องการwhile ( !P ) { noOp(); } doWork();ที่noOpอาจจะเป็นsleepหรือคล้ายกัน

— Raphael

ในส่วนของการแก้ไขคุณพูดถึงเทคนิคในการทำให้โครงสร้างข้อมูลที่ไม่สามารถล็อคได้ ตามที่ระบุไว้เราคัดลอกโครงสร้างข้อมูลทั้งหมดทำ mods ให้กับการคัดลอกจากนั้นใช้ CAS ดั้งเดิม อย่างไรก็ตามวิธีการทำCopyขั้นตอนของอะตอม? atomic snapshotมันน่าจะเป็นอีกหนึ่งปัญหาที่ยากของ

— hengxin

@ hengxin: คิดว่า CAS ดั้งเดิมเป็นตัวดำเนินการ "เผยแพร่" ก่อนที่จะเผยแพร่โครงสร้างข้อมูลเฉพาะเธรดที่ทำการแก้ไขมีสิทธิ์เข้าถึงได้ หลังจากเผยแพร่โครงสร้างข้อมูลแล้วมันจะไม่เปลี่ยนรูป ขั้นตอนการคัดลอกไม่จำเป็นต้องเป็นแบบอะตอมเพราะสิ่งเดียวที่เธรดสามารถคัดลอกได้คือเวอร์ชันที่เผยแพร่ซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ถ้าสองเธรดพยายามที่จะกลายพันธุ์พร้อมกันพวกเขาทั้งคู่จะคัดลอกโครงสร้างข้อมูลที่ไม่เปลี่ยนรูปแบบเดียวกันแก้ไขสำเนาโลคัลของพวกเขาและจากนั้นหนึ่งในการดำเนินการ CAS ก็ประสบความสำเร็จและอีกอันหนึ่งล้มเหลว อันที่ล้มเหลวจำเป็นต้องจัดเรียงใหม่และปรับปรุง

— หลงทางตรรกะ