crossbeam-epoch中基于epoch的无锁垃圾收集原理是什么

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crossbeam提供了一个基于epoch的“垃圾收集”(epoch based reclamation)库。首先来简单的说一下这一垃圾回收的原理。

基于epoch的“垃圾回收”

1. 一个全局的epoch计数器
2. 每个线程有一个本地的epoch计数器
3. 一个全局列表记录每个epoch产生的垃圾
4. 标示线程是否活跃的标示符

crossbeam-epoch的API

Guard

    
  
  
  
use crossbeam_epoch as epoch;
let guard = &epoch::pin();
  
  
  
 
  
  

    
  
  
  pub unsafe fn defer_destroy(&self, ptr: Shared)

Shared

Owned

Atomic

    
  
  
  pub fn load(&self, ord: Ordering, &'g Guard) -> Shared<'g, T>

    
  
  
  pub fn store
(&self, new: P, ord: Ordering)where    P: Pointer,

    
  
  
  pub fn compare_and_set(    &self,    current: Shared,    new: P,    ord: O,    &'g Guard) -> Result, CompareAndSetError<'g, T, P>>where    O: CompareAndSetOrdering,    P: Pointer,

实现并发栈

    
  
  
  
use std::mem::ManuallyDrop;use std::ptr;use std::sync::atomic::Ordering::{Acquire, Relaxed, Release};
use crossbeam_epoch::{self as epoch, Atomic, Owned};
#[derive(Debug)]pub struct TreiberStack {    head: Atomic>,}
#[derive(Debug)]struct Node {    data: ManuallyDrop, // 告诉编译器该变量不需要自动Drop    next: Atomic>,}
impl TreiberStack {    pub fn new() -> TreiberStack {        TreiberStack {            head: Atomic::null(),        }    }
    pub fn push(&self, t: T) {        let mut n = Owned::new(Node {            data: ManuallyDrop::new(t),            next: Atomic::null(),        });
        let guard = epoch::pin(); // 标记当前线程为活跃
        loop {            let head = self.head.load(Relaxed, &guard);            n.next.store(head, Relaxed);
            match self.head.compare_and_set(head, n, Release, &guard) { // CAS                Ok(_) => break,                Err(e) => n = e.new,            }        }    }
    pub fn pop(&self) -> Option {        let guard = epoch::pin(); // 标记当前线程为活跃        loop {            let head = self.head.load(Acquire, &guard);
            match unsafe { head.as_ref() } {                Some(h) => {                    let next = h.next.load(Relaxed, &guard);
                    if self                        .head                        .compare_and_set(head, next, Relaxed, &guard) // CAS                        .is_ok()                    {                        unsafe {                            guard.defer_destroy(head); // 将垃圾加入列表                            return Some(ManuallyDrop::into_inner(ptr::read(&(*h).data))); // 返回节点中的数据                        }                    }                }                None => return None,            }        }    }
    pub fn is_empty(&self) -> bool {        let guard = epoch::pin();        self.head.load(Acquire, &guard).is_null()    }}
impl Drop for TreiberStack {    fn drop(&mut self) {        while self.pop().is_some() {}    }}
  
 
  
 
  
  

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