41、缓存一致性与存储原子性深度解析

缓存一致性与存储原子性深度解析

在多处理器系统中，数据一致性和存储原子性是确保系统正确运行的关键概念。本文将深入探讨这些概念，包括相关协议的工作原理、定义以及如何在不同系统中实现存储原子性。

1. 一致性事务中的节点角色

在一致性事务中，通常涉及以下几种节点：
- 主节点（Home node, H） ：内存块及其目录项所在的节点。
- 请求节点（Requester node, R） ：发起请求的节点。
- 脏节点（Dirty node, D） ：持有最新（修改过）副本的节点。
- 共享节点（Shared nodes, S） ：持有共享副本的节点。

2. MSI 协议中的写访问示例

以 MSI 协议为例，有两种常见的写访问情况，分别是写缺失和写命中，下面进行详细介绍。

2.1 MSI - 失效协议中的写缺失

当存在两个共享副本时，请求节点发起写缺失操作。请求节点发送 BusRdX 消息到主节点，主节点查找目录项并通过设置忙位锁定它，然后向两个共享副本发送失效消息。共享副本收到失效消息后向主节点发送确认，主节点将内存块发送给请求节点并重置忙位解锁目录项。这一过程如图 7.11(a) 所示。

graph LR
    R -->|BusRdX(1)| H
    H -->|inv(2)| S1
    H -->|