Ограничения транзакционной памяти.
Транзакции сами по себе не могут заменить всю синхронизацию в параллельной программе [2]. Кроме взаимного исключения, синхронизация часто используется для координации независимых задач, например, путем обеспечения средств, позволяющих одной задаче дожидаться окончания другой задачи или ограничивающих число потоков управления, в которых исполняется некоторая программа.
Сами по себе транзакции не слишком помогают в координации независимых задач. Например, рассмотрим взаимосвязь программ «производитель-потребитель», когда одна задача пишет значения, которые читаются другой задачей. Транзакции могут гарантировать, что задачи, обращающиеся к одним и тем же ресурсам, не помешают друг другу. Однако схема, требуемая в данном случае, слишком дорого реализуется с использованием транзакций, назначением которых является как раз предотвращение взаимодействия задач. Если транзакция-потребитель обнаруживает, что читать еще нечего, она может только лишь аварийно завершиться и повторить попытку чтения позже. Активное ожидание (busy waiting) с использованием аварийного завершения транзакции неэффективно, поскольку при аварийном завершении транзакции «откатываются» (roll back) все проделанные ей вычисления. Было бы лучше, если бы производитель мог подать сигнал потребителю, когда значение станет готовым для чтения. Однако, поскольку в соответствии с семантикой транзакций сигнал, поданный в одной транзакции, является невидимым в других транзакциях, во многих системах TM обеспечивается механизм предохранителей (guard), который не дает транзакции начаться до тех пор, пока соответствующий ей предикат не примет значение true.
В Haskell TM поддерживаются конструкции retry и orElse, первая из которых позволяет транзакции дождаться возникновения некоторого события, а вторая – упорядочить выполнение двух транзакций [11]. Выполнение оператора retry приводит к аварийному завершению включающей его транзакции. Она не может быть выполнена повторно до тех пор, пока не изменится значение переменной, прочитанной перед выполнением retry.
Это позволяет избежать использования наиболее грубой формы активного ожидания, при котором транзакция повторно считывает неизменившееся значение и аварийно завершается. Конструкция orElse обеспечивает возможность компоновать две транзакции, позволяя второй транзакции выполняться только в том случае, когда первая завершается аварийно. Этот распространенный сценарий трудно реализовать каким-либо другим способом, поскольку аварийное завершение и повторное выполнение транзакции происходят прозрачно для всех остальных частей программы.
Плюсы и минусы программной модели TM, а также ее прагматика все еще до конца не понятны. Например, активные споры ведутся относительно вложенных транзакций. Предположим, что в коде, выполняемом в транзакции O, вызывается библиотечная подпрограмма, в которой начинается собственная транзакция I. Должны ли иметься какие-то способы взаимодействия этих транзакций, и как это влияет на реализацию TM и методику построения модульного программного обеспечения и библиотек? Пусть транзакция I успешно завершается. Должны ли ее результаты быть видимы только коду транзакции O, или и другим потокам управления тоже (открытая вложенность)? При выборе второго варианта, что произойдет, если транзакция O завершится аварийным образом? Аналогично, если аварийно завершится транзакция I, должно ли это привести к завершению и транзакции O, или же внутренняя транзакция должна откатиться и перезапуститься независимым образом?
Наконец, производительность систем TM пока еще не слишком высока для их широкого использования. Программные системы TM (software TM system, STM) существенно нагружают код, выполняемый внутри транзакции, что уменьшает преимущества по производительности параллельных компьютеров. Аппаратные системы TM (hardware TM systems, HTM) могут снизить накладные расходы, но их коммерческие образцы только начинают появляться, и большинство систем HTM не справляется с обработкой крупных транзакций. Применение более совершенных методов реализации, вероятно, позволит улучшить оба вида систем, и в этой области ведутся активные исследования.
