1. CPU高速缓存与伪共享
CPU缓存与一致性
在CPU高速缓存与内存屏障的介绍中,CPU在对数据进行读取的时候遵循缓存一致性来解决高速缓存的数据不一致问题,现简述如下:
- CPU高速缓存包含L1-L3 Cache缓存,每个缓存Cache都是分段(line)存储的,也就是缓存段(Cache line)
- 根据缓存的一致性,多核CPU处理器情况下,当其中一个CPU对其所在的Cache进行写操作并通知其他CPU,这时候其他CPU便会令该缓存失效从而去读取主内存上的数据并将连续的变量地址的数据copy到缓存段中
伪共享定义以及产生原因
-
伪共享
- 前提:在多核CPU处理器中,每个CPU都会有对应的缓存数据,并且缓存段缓存连续存储的数据,假设是在多核处理器上有L1和L2缓存,那么此时在L1和L2的缓存段上将会从主内存中拷贝一份连续内存地址的变量数据的一个副本,实现一次读主内存,后续多次读取缓存段的数据,即CPU高速缓存是针对内存地址连续的数据变量实现一次写,多次读的效果
- 伪共享情景:当其中一个CPU对一个内存地址不连续的变量数据进行写操作的时候,由于CPU遵循缓存的一致性,那么此时另外的CPU需要对变量数据进行读操作,由于变量数据内存地址不连续导致读取缓存段中不存在该数据而从主内存中加载,也就是说对数据变量写入缓存段的时候还没有来得及读取就失效了
- 产生的影响: 伪共享产生的结果就是CPU高速缓存不生效,没有命中缓存,同时缓存的一致性破坏了读取CPU一级缓存的原则,原因是在于并发线程进行写操作的时候会令CPU缓存失效,也会造成伪共享
- 上述就是一个伪共享的现象,即在CPU多写的情况下,CPU高速缓存并没有真正起到