[英]Priority Queue synchronization with pthreads
我正在完成一项大学作业,我们将在其中实施并行 A* 搜索15 谜题。 对于这一部分,我们将只使用一个优先级队列(我想看到多个线程的争用会限制加速)。 我面临的一个问题是正确同步从优先级队列中弹出下一个“候选人”。
我尝试了以下方法:
while(1) {
// The board I'm trying to pop.
Board current_board;
pthread_mutex_lock(&priority_queue_lock);
// If the heap is empty, wait till another thread adds new candidates.
if (pq->heap_size == 0)
{
printf("Waiting...\n");
pthread_mutex_unlock(&priority_queue_lock);
continue;
}
current_board = top(pq);
pthread_mutex_unlock(&priority_queue_lock);
// Generate the new boards from the current one and add to the heap...
}
我尝试过相同想法的不同变体,但由于某种原因,有时线程会卡在“等待”中。 该代码可以串行(或使用两个线程)正常工作,因此让我相信这是代码的违规部分。 如有必要,我可以发布整个内容。 不过,我觉得这是我对互斥锁的理解的问题。 提前感谢您的帮助。
编辑:我在下面添加了并行线程的完整代码:
// h and p are global pointers initialized in main()
void* parallelThread(void* arg)
{
int thread_id = (int)(long long)(arg);
while(1)
{
Board current_board;
pthread_mutex_lock(&priority_queue_lock);
current_board = top(p);
pthread_mutex_unlock(&priority_queue_lock);
// Move blank up.
if (current_board.blank_x > 0)
{
int newpos = current_board.blank_x - 1;
Board new_board = current_board;
new_board.board[current_board.blank_x][current_board.blank_y] = new_board.board[newpos][current_board.blank_y];
new_board.board[newpos][current_board.blank_y] = BLANK;
new_board.blank_x = newpos;
new_board.goodness = get_goodness(new_board.board);
new_board.turncount++;
if (check_solved(new_board))
{
printf("Solved in %d turns",new_board.turncount);
exit(0);
}
if (!exists(h,new_board))
{
insert(h,new_board);
push(p,new_board);
}
}
// Move blank down.
if (current_board.blank_x < 3)
{
int newpos = current_board.blank_x + 1;
Board new_board = current_board;
new_board.board[current_board.blank_x][current_board.blank_y] = new_board.board[newpos][current_board.blank_y];
new_board.board[newpos][current_board.blank_y] = BLANK;
new_board.blank_x = newpos;
new_board.goodness = get_goodness(new_board.board);
new_board.turncount++;
if (check_solved(new_board))
{
printf("Solved in %d turns",new_board.turncount);
exit(0);
}
if (!exists(h,new_board))
{
insert(h,new_board);
push(p,new_board);
}
}
// Move blank right.
if (current_board.blank_y < 3)
{
int newpos = current_board.blank_y + 1;
Board new_board = current_board;
new_board.board[current_board.blank_x][current_board.blank_y] = new_board.board[current_board.blank_x][newpos];
new_board.board[current_board.blank_x][newpos] = BLANK;
new_board.blank_y = newpos;
new_board.goodness = get_goodness(new_board.board);
new_board.turncount++;
if (check_solved(new_board))
{
printf("Solved in %d turns",new_board.turncount);
exit(0);
}
if (!exists(h,new_board))
{
insert(h,new_board);
push(p,new_board);
}
}
// Move blank left.
if (current_board.blank_y > 0)
{
int newpos = current_board.blank_y - 1;
Board new_board = current_board;
new_board.board[current_board.blank_x][current_board.blank_y] = new_board.board[current_board.blank_x][newpos];
new_board.board[current_board.blank_x][newpos] = BLANK;
new_board.blank_y = newpos;
new_board.goodness = get_goodness(new_board.board);
new_board.turncount++;
if (check_solved(new_board))
{
printf("Solved in %d turns",new_board.turncount);
exit(0);
}
if (!exists(h,new_board))
{
insert(h,new_board);
push(p,new_board);
}
}
}
return NULL;
}
我尝试了以下方法:
我看不出后面的代码有什么问题,假设top
也从队列中删除了板。 这很浪费(如果队列为空,它将旋转锁定和解锁互斥锁),但没有错。
我已经添加了完整的代码
如果没有exists
、 insert
和push
的代码,这是没有用的。
一项一般性观察:
pthread_mutex_lock(&priority_queue_lock);
current_board = top(p);
pthread_mutex_unlock(&priority_queue_lock);
在上面的代码中,您的锁定是top
function 的“外部”。 但在这儿:
if (!exists(h,new_board))
{
insert(h,new_board);
push(p,new_board);
}
你要么根本不锁定(在这种情况下这是一个错误),要么你锁定“内部” exists
, insert
和push
。
您不应该混合“内部”和“外部”锁定。 选择其中一个并坚持下去。
如果您实际上没有将队列锁定在exists
、 insert
等内部,那么您有数据竞争并且错误地考虑了互斥锁:它们保护不变量,并且您无法检查队列是否与另一个线程并行执行“删除顶部元素”——这些操作需要序列化,因此都必须在锁定下完成。
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