无锁固定大小队列失败答案

【问题标题】：fail with lock-free fixedsize queue无锁固定大小队列失败
【发布时间】：2016-07-19 20:13:09
【问题描述】：

我尝试用 D 语言实现无锁固定大小队列之类的东西

import core.atomic;
struct Chunk(T, uint N)
{
    T[N] data;
    shared uint count_;
    shared uint queueCounter;

    @property bool full() { return count_ == N; }

    void append(T value)
    {
        atomicOp!("+=")(queueCounter, 1);
        while(1)
        {
            uint c = count_;
            if(cas(&count_, c, c + 1))
            {
                data[c] = value;
                atomicOp!("-=")(queueCounter, 1);
                break;
            }
        }       
    }

    bool wait()
    {
        if(!full())
        {
            return false;
        }

        while(0 != queueCounter) {}

        return true;
    }
}

这样称呼：

import std.parallelism;

struct S
{
    bool dirty;
    int time;
    int[16] data;
}

int main(string[] argv)
{
    const uint N = 14343;

    Chunk!(S, N) ch;


    foreach(i; taskPool.parallel(std.range.iota(N), 10))
    {
        S item;
        item.time = i;
        ch.append(item);
    }
    while(!ch.wait()) {}

    // DONE

    return 0;
}

它适用于N == 14343，但在没有任何消息的情况下失败，14344（值取决于S.sizeof）。

程序为什么会失败？

我在做正确的 CAS 附加吗？

chunk.data 在“DONE”字符串之后是否可以完全访问？

【问题讨论】：

chunk.data 在 DONE 之后应该可以访问，只要函数还没有返回。但是，一旦函数返回，堆栈上的静态数组将无效，并且其中的任何切片也都指向垃圾。

标签： d cas lock-free

【解决方案1】：

您似乎在 Windows 上运行它，默认堆栈大小为 1 MB（至少根据 this article at MSDN）。

您的 S.sizeof 可能是 72，这给出了不超过 14563 个 S 实例（堆栈上还有其他东西，因此您的最大 N 略低）。

将较大的变量放在堆栈上会导致堆栈溢出，这应该在调用 main 时立即发生：然后将 ch 分配给 Chunk!(S, N).init 的值，这会导致写入堆栈边界外，触及保护页和因此导致程序因分段错误而崩溃（至少这是在 Linux 上N 大到足以溢出默认的 8 兆字节堆栈时的结果），或者，在 Windows 术语中，访问冲突（我没有Windows 框现在来验证它）。

有几个解决方案：

使用较小的N。
增加堆栈大小（参见上面链接的文章）。
在堆上分配data。

【讨论】：