C 只读存储器访问的线程安全

我在C中实现了Barnes-Hut重力算法，如下所示：

建造一棵群星之树

对于每个恒星，遍历树并从每个适用节点应用重力

更新恒星的速度和位置

阶段2是最昂贵的阶段，因此通过划分星集并行实现。例如，对于1000颗星和2个线程，我有一个线程处理前500颗星，第二个线程处理后500颗星

实际上，这是可行的：与非线程版本相比，在双核机器上使用两个线程时，计算速度提高了约30%。此外，它产生与原始非线程版本相同的数值结果

我关心的是两个线程同时访问同一个资源（即树）。我没有向线程工作者添加任何同步，因此他们可能会在某个时候尝试从同一位置读取。虽然访问该树是严格只读的，但我不能100%确定它是否安全。当我测试它时，它已经工作了，但我知道这不能保证正确性

问题

• 我是否需要为每个线程制作树的私有副本
• 即使是安全的，从多个线程访问同一内存是否存在性能问题

更新好奇者的基准测试结果：

机器：英特尔Atom CPU N270@1.60GHz，CPU MHz 800，缓存大小512 KB

Threads      real      user      sys
      0    69.056    67.324    1.720
      1    76.821    66.268    5.296
      2    50.272    63.608   10.585
      3    55.510    55.907   13.169
      4    49.789    43.291   29.838
      5    54.245    41.423   31.094

0表示完全没有线程；1及以上表示生成许多工作线程，并让主线程等待它们。除了2个线程之外，我不希望有太多的改进，因为它完全受CPU限制，这就是有多少内核。有趣的是，奇数线程比偶数线程稍差

查看

sys

很明显，制作线程是有成本的。目前它正在为每个帧制作线程（因此N*1000个线程创建）。这很容易编程（在我今天早上15分钟的火车上）。我需要考虑一下如何重用线程

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更新#2我使用了一个线程池，与两个屏障同步。与每帧重新创建线程相比，这没有明显的性能优势。

如果数据是只读的，则不需要为每个线程创建树的私有副本。这是共享内存线程模型提供的最大优势

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我不知道这种型号有任何性能问题。如果有的话，速度应该更快，这取决于您的CPU是否可以共享部分缓存。

您不指定数据的结构，但一般来说，同时从多个线程读取内存是安全的，不会带来任何性能问题。只有当有人在写作时，你才会遇到问题

有趣的是，你说两个线程的加速率只有30%。如果你有一台闲置的机器，两个或更多的CPU，并且只有只读共享数据（即没有同步），我希望速度能提高近50%。这表明您的操作实际上完成得非常快，以至于创建线程的开销在您的数量中变得非常重要。您是在超线程CPU上运行的吗？

我怀疑这是阿姆达尔定律——我只对最初占用80-90%运行时间的进程的一部分进行了并行处理。另一件事是，是的，我每次都在重新创建线程。我还没有确定这有多贵。