Towards a real-time transactional memory
Vers une mémoire transactionnelle temps réel
Résumé
With the advent of multicore systems, the transactional memory (TM) concept has attracted much interest from both academy and industry. Indeed, by supporting the ACI (Atomicity, Consistency and Isolation) proprieties, the TM concept eases parallel programming and avoids the severe problems of lock-based methods such as deadlock situations and priority inversion. In addition, unlike lock-based methods, TM allows several transactions to access resources in parallel, and thus increases the system's bandwidth. Moreover, TM embeds a transaction's scheduler which either rollbacks the transaction when the conflict is detected, or commits the transaction on success. The thesis's objective is to study the TM's adaptation to soft real-time systems in which processes must complete within deadlines as far as it is possible. Up to now, the scheduling of real-time transactions within TM has not been studied. To address this issue, we first make an experimental and comparative study to show whether the TM is suitable for real-time multicore systems. In particular, we evaluate the transaction's execution time variation when accessing shared resources. Second, we propose a novel solution which introduces a real-time transactional model within TM and we design and implement a real-time software transactional memory named RT-STM. This one integrates new synchronization protocols which allows to prioritize the shared resources' accesses according to the processes' urgency. Finally, we show how to make RT-STM suitable for firm real-time systems, proposing some adaptations allowing to guarantee a certain level of quality of service (QoS) to processes sharing resources.
Avec l'émergence des systèmes multicœurs, le concept de mémoire transactionnelle (TM) a été renouvelé à la fois dans le domaine de la recherche et dans le monde industriel. En effet, en supportant les propriétés ACI (Atomicité, Consistance et Isolation) des transactions, le concept de TM facilite la programmation parallèle et évite les problèmes liés aux verrous tels que les interblocages et l'inversion de priorité. De plus, contrairement aux méthodes basées sur les verrous, une TM permet à plusieurs transactions d'accéder en parallèle aux ressources, et augmente ainsi la bande passante du système. Enfin, une TM intègre un ordonnanceur de transactions qui, soit ré-exécute (retry) la transaction en cas de détection de conflits, soit valide (commit) la transaction en cas de succès. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'adaptation des TMs à des systèmes temps réel soft au sein desquels les processus doivent s'exécuter le plus souvent possible dans le respect de contraintes temporelles. Jusqu'à maintenant, l'ordonnancement de transactions temps réel au sein d'une TM n'a pas été étudié. Dans un premier temps, nous proposons une étude expérimentale comparative nous permettant de statuer sur l'adéquation des TMs aux systèmes temps réel multicœurs. Il s'agit en particulier d'évaluer si la variabilité du temps d'exécution des transactions est prohibitif à une utilisation dans un contexte temps réel lors de l'accès aux ressources partagées. Dans un second temps, nous introduisons un modèle transactionnel temps réel pour les TMs et nous décrivons la conception et l'implémentation d'une mémoire transactionnelle logicielle temps réel nommée RT-STM. Celle-ci intègre de nouveaux protocoles de synchronisation qui permettent de prioriser les accès aux ressources partagées en fonction de l'urgence des processus. Enfin, nous montrons comment adapter notre RT-STM à un environnement temps réel firm en proposant quelques pistes d'adaptation permettant de garantir aux processus un certain niveau de qualité de service (QoS) vis-à-vis des accès aux ressources partagées.
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