使thread_local变量完全不稳定

Question

我正在使用一个使用用户级上下文切换的运行时库（使用Boost :: Context），并且在使用thread_level变量时遇到问题。 考虑以下（简化）代码：

thread_local int* volatile tli;

int main()
{
    tli = new int(1);   // part 1, done by thread 1
    UserLevelContextSwitch();
    int li = *tli;      // part 2, done by thread 2
    cout << li;
}

由于对thread_local变量有两次访问，因此编译器将main函数转换为沿着这些行的某些内容（与程序集相反）：

register int** ptli = &tli; // cache address of thread_local variable
*ptli = new int(1);
UserLevelContextSwitch();
int li = **ptli;
cout << li;

这似乎是一种合法的优化，因为volatile tli 的值不会缓存在寄存器中。 但是， volatile tli 的地址实际上是缓存的，而不是从第2部分的内存中读取。

这就是问题：在用户级上下文切换之后，执行第1部分的线程会转到其他位置。 然后，第2部分由其他线程获取，该线程获得先前的堆栈和寄存器状态。 但是现在执行第2部分的线程读取属于线程1的tli的值。

我试图找出一种方法来阻止编译器缓存线程局部变量的地址 ，而volatile也不够深入。 是否有任何技巧（最好是标准的，可能是GCC特定的）来阻止线程局部变量地址的缓存？

Answer 1

无法将用户级上下文切换与TLS配对。 即使使用原子和完整的内存栅栏，缓存地址似乎也是合法的优化，因为thread_local变量是文件范围的静态变量，它不能像编译器所假设的那样移动。 （但是，也许一些编译器仍然可以对编译器内存障碍敏感，比如std::atomic_thread_fence和asm volatile ("" : : : "memory"); std::atomic_thread_fence asm volatile ("" : : : "memory"); ）

当同一点之后不同的线程可以继续执行时， cilk-plus使用与您描述的相同的技术来实现“持续窃取”。 他们明确不鼓励在Cilk计划中使用TLS。 相反，他们建议使用“hyperobjects” - Cilk的一个特殊功能，它替代TLS（并且还提供串行/确定性连接语义）。 另请参阅有关thread_local和parallelism的Cilk开发人员演示文稿 。

此外，当使用Fibers （相同的轻量级上下文切换）时，Windows提供FLS（光纤本地存储）作为TLS替换。