Compresión BZIP2 optimizada usando colas libres de bloqueo

Abstract

Debido a que la tendencia actual es tener más y más procesadores (cores) disponibles en cada computadora, la escalabilidad de las estructuras de datos usadas en programación paralela debe ser considerada cuidadosamente, para así garantizar que ellas saquen ventaja de los procesadores disponibles. Debido al aumento en la contención, usualmente las estructuras de datos basadas en bloqueos no mejoran su rendimiento proporcionalmente al incrementar el número de procesadores. El uso de estructuras de datos libres de bloqueos bien diseñadas, tales como las colas first in-first out, puede mejorar el rendimiento de un programa paralelo, cuando hay varios procesadores disponibles. En este trabajo se diseña e implementa una versión paralela de bzip2, un programa para compresión y descompresión de datos muy popular, usando colas libres de bloqueos en lugar de las basadas en bloqueos, y aplicando una estrategia de dos buffers de salida. Se compara el rendimiento de la implementación libre de bloqueos contra implementaciones basadas en bloqueos. Se midió el tiempo de compresión usando diferente número de procesadores y diferentes tamaños de bloques. Coincidiendo con la hipótesis de trabajo, los resultados muestran que la implementación paralela libre de bloqueos supera las otras implementaciones.

Since the general trend nowadays is to have more and more processors (cores) available in each computer, the scalability of the data structures used in parallel programs must be carefully considered in order to guarantee that they take full advantage of the available processors. Because of increased containment, lock-based data structures usually do not perform proportionally as the number of processors increases. The use of well-designed lock-free data structures, like first in-first out, (fifo) queues, can boost the performance of a parallel program when many processors are available. In this work, a parallel version of bzip2, a popular compression and decompression program, is designed and implemented by using lock-free queues instead of the lock-based ones, and applying a twobuffer-output strategy. The performance of lock-free implementation is measured against lockbased implementations. Compression time was measured with different number of processors and different block sizes. Consistent with our hypothesis, the results show that our parallel lock-free implementation outperforms the other implementations.