Multithreading mit Master-Worker-Prinzip

Hintergrund

Mit dem rekursiven Sortieralgorithmus Quicksort lässt sich effizient eine z. B. in als Array repräsentierte Liste sortieren. Zur Ausnutzung moderner Multicore-Prozessoren, als auch der in einzelnen Kernen möglichen Parallelität (Hyper Threading) soll der Algorithmus in diversen Threads ausgeführt werden. So erhofft man sich einen Geschwindigkeitszuwachs.

Die Arbeit wird von einem Master-Prozess verwaltet, der zu berechnende Teilaufgaben ablegt und den parallel laufenden Workern anbietet. Ist ein Worker gerade nicht beschäftigt, und ein Task verfügbar, so nimmt er sich diesem an. Die Taskverwaltung stellt sicher, dass ein Task nicht von zwei Workern bearbeitet wird (Synchronisation und Blockieren).

Umsetzung

Zur Umsetzung wird Java genutzt. Das Master-Worker-Framework wurde zuerst entwickelt und nach dem Spiralmodell entwickelt, so dass die Worker zuerst nur einfache Tasks wahrnehmen und dem Master zurückgeben.

Nach Implementierung dessen wurde der Quicksort-Algorithmus implementiert. Als Grundlage dafür diente mir meine im letzten Schuljahr angefertigte Version in Python:

Codebeispiele

Quellen und Anmerkungen

Der Quelltext wird unter der MIT-Lizenz veröffentlicht und darf unter Beachtung dieser benutzt und weiter verarbeitet werden:

Copyright (c) 2015 Sebastian Müller
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