Rayon 中的每线程初始化

Question

我正在尝试使用 Rayon 的 par_iter() 来优化我的功能。

单线程版本是这样的：

fn verify_and_store(store: &mut Store, txs: Vec<Tx>) {

    let result = txs.iter().map(|tx| {

         tx.verify_and_store(store)

    }).collect();

    ...
}

每个 Store 实例只能由一个线程使用，但是 Store 的多个实例可以同时使用，所以我可以通过 clone-ing store:

fn verify_and_store(store: &mut Store, txs: Vec<Tx>) {

    let result = txs.par_iter().map(|tx| {

         let mut local_store = store.clone();

         tx.verify_and_store(&mut local_store)

    }).collect();

    ...
}

但是，这会在每次迭代时克隆 store，这太慢了。我想每个线程使用一个商店实例。

Rayon 可以吗？或者我应该求助于手动线程和工作队列？

Answer 1

可以使用线程局部变量来确保 local_store 不会在给定线程中多次创建。

例如，编译 (full source):

fn verify_and_store(store: &mut Store, txs: Vec<Tx>) {
    use std::cell::RefCell;
    thread_local!(static STORE: RefCell<Option<Store>> = RefCell::new(None));

    let mut result = Vec::new();

    txs.par_iter().map(|tx| {
        STORE.with(|cell| {
            let mut local_store = cell.borrow_mut();
            if local_store.is_none() {
                *local_store = Some(store.clone());
            }
            tx.verify_and_store(local_store.as_mut().unwrap())
        })
    }).collect_into(&mut result);
}

但是，这段代码有两个问题。第一，如果 store 的克隆需要在 par_iter() 完成时做一些事情，比如刷新它们的缓冲区，这根本不会发生——它们的 Drop 只会在 Rayon 的 worker 时被调用线程退出，甚至 is not guaranteed.

第二个也是更严重的问题是，store 的克隆只为每个工作线程创建一次。如果 Rayon 缓存了它的线程池（我相信它确实缓存了），这意味着稍后对 verify_and_store 的不相关调用将继续使用 store 的最后已知克隆，这可能与当前无关商店。

这可以通过稍微复杂化代码来纠正：

将克隆的变量存储在 Mutex<Option<...>> 而不是 Option 中，以便调用 par_iter() 的线程可以访问它们。这将在每次访问时产生互斥锁，但该锁将是无竞争的，因此成本低。
在互斥量周围使用 Arc 以收集对向量中创建的存储克隆的引用。此向量用于通过在迭代完成后将它们重置为 None 来清理存储。
将整个调用包装在一个不相关的互斥体中，这样对 verify_and_store 的两个并行调用就不会看到彼此的存储克隆。（如果在迭代之前创建并安装了一个新的线程池，这可能是可以避免的。）希望这种序列化不会影响 verify_and_store 的性能，因为每次调用都会使用整个线程池。

结果不尽人意，但它可以编译，仅使用安全代码，而且似乎可以工作：

fn verify_and_store(store: &mut Store, txs: Vec<Tx>) {
    use std::sync::{Arc, Mutex};
    type SharedStore = Arc<Mutex<Option<Store>>>;

    lazy_static! {
        static ref STORE_CLONES: Mutex<Vec<SharedStore>> = Mutex::new(Vec::new());
        static ref NO_REENTRY: Mutex<()> = Mutex::new(());
    }
    thread_local!(static STORE: SharedStore = Arc::new(Mutex::new(None)));

    let mut result = Vec::new();
    let _no_reentry = NO_REENTRY.lock();

    txs.par_iter().map({
        |tx| {
            STORE.with(|arc_mtx| {
                let mut local_store = arc_mtx.lock().unwrap();
                if local_store.is_none() {
                    *local_store = Some(store.clone());
                    STORE_CLONES.lock().unwrap().push(arc_mtx.clone());
                }
                tx.verify_and_store(local_store.as_mut().unwrap())
            })
        }
    }).collect_into(&mut result);

    let mut store_clones = STORE_CLONES.lock().unwrap();
    for store in store_clones.drain(..) {
        store.lock().unwrap().take();
    }
}

Answer 2

老问题，但我觉得答案需要重新审视。一般来说，有两种方法：

使用map_with。每当一个线程从另一个线程窃取一个工作项时，这将克隆。这可能会克隆比线程更多的商店，但它应该相当低。如果克隆太昂贵，您可以增加 rayon 的大小，将使用 with_min_len.

拆分工作负载

fn verify_and_store(store: &mut Store, txs: Vec<Tx>) {
    let result = txs.iter().map_with(|| store.clone(), |store, tx| {
         tx.verify_and_store(store)
    }).collect();
    ...
}

或者使用 thread_local 包中的作用域 ThreadLocal。这将确保您只使用与线程一样多的对象，并且一旦 ThreadLocal 对象超出范围，它们就会被销毁。

fn verify_and_store(store: &mut Store, txs: Vec<Tx>) {
    let tl = ThreadLocal::new();
    let result = txs.iter().map(|tx| {
         let store = tl.get_or(|| Box::new(RefCell::new(store.clone)));
         tx.verify_and_store(store.get_mut());
    }).collect();
    ...
}

Rayon 中的每线程初始化

Per-thread initialization in Rayon

multithreading

rust

rayon