Memory barrier（内存屏障）

最新推荐文章于 2024-07-01 22:52:02 发布
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分类专栏： 操作系统 文章标签： 操作系统
并发编程的基础：深入理解内存屏障（Memory Barriers）
2401_86353562的博客
11-06 1335
内存屏障是一种基础语言，在不同的计算机架构下有不同的实现细节。本文主要在x86_64处理器下，通过Linux及其内核代码来分析和使用内存屏障对大多数应用层开发者来说，“内存屏障”（memory Barrier）是一种陌生，甚至有些诡异的技术。实际上，他机制常被用在操作系统内核中，用于实现同步、驱动程序利用它，能够实现高效的无锁数据结构，提高多线程程序的性能表现。本文首先探讨了内存屏障的必要性，之后介绍如何利用内存屏障实现一个无锁唤醒振荡器（队列），用于在多个线程间进行高效的数据交换。
[A-17]ARMv8/ARMv9-Memory-内存屏障机制(Observer & Barrier)
基层架构师的分享
11-10 1192
本文介绍了ARM体系下的内存屏障机制。
理解 Memory barrier（内存屏障）
上善若水
01-21 1万+
转自：http://name5566.com/4535.html 参考文献列表： http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_barrier http://en.wikipedia.org/wiki/Out-of-order_execution https://www.kernel.org/doc/Documentation/memory-barriers.
内核memory barrier学习
hongbochen1223的专栏
04-09 423
本文例子均在 Linux（g++）下验证通过，CPU 为 X86-64 处理器架构。所有罗列的 Linux 内核代码也均在（或只在）X86-64 下有效。 本文首先通过范例（以及内核代码）来解释 Memory barrier，然后介绍一个利用 Memory barrier 实现的无锁环形缓冲区。 Memory barrier 简介 程序在运行时内存实际的访问顺序和程序代码编写的访问顺序不一...
内存屏障——Memory barrier
拾贝者
11-13 595
内存屏障，可以保证在此之前的代码全部执行完才开始执行在此之后的代码
c# 非阻塞算法_c# – 了解非阻塞线程同步和Thread.MemoryBarrier
weixin_39581964的博客
12-20 354
这是Thread.MemoryBarrier()的一个例子class Foo{int _answer;bool _complete;void A(){_answer = 123;Thread.MemoryBarrier(); // Barrier 1_complete = true;Thread.MemoryBarrier(); // Barrier 2}void B(){Thread...
memory barrier（内存屏障）
m0_74282605的博客
12-26 1136
我记得以前上学的时候大家经常说的一个词汇叫做所见即所得，有些编程工具是所见即所得的，给程序员带来极大的方便。对于一个c程序员，我们的编写的代码能所见即所得吗？我们看到的c程序的逻辑是否就是最后CPU运行的结果呢？很遗憾，不是，我们的“所见”和最后的执行结果隔着：1、编译器2、CPU取指执行。
内存屏障（Barrier）设置
csythedog的博客
07-01 1708
通常会设置多次屏障（Barrier），每次屏障都有其特定的目的，以确保计算操作和队列传递之间的正确同步和数据完整性。
什么是内存屏障？ Why Memory Barriers ?
热门推荐
遇见你是我最美丽的意外
10-24 3万+
要了解如何使用memory barrier，最好的方法是明白它为什么存在。CPU硬件设计为了提高指令的执行速度，增设了两个缓冲区（store buffer, invalidate queue）。这个两个缓冲区可以避免CPU在某些情况下进行不必要的等待，从而提高速度，但是这两个缓冲区的存在也同时带来了新的问题。 1. cache一致性问题 Cache 一致性问题出现的原因是在一个多处理器系统中，每个处理器核心都有独占的Cache 系统（比如一级 Cache 和二级 Cache），而导致一个...
membarrier（个人学习理解）
weixin_42492218的博客
03-18 4462
memebarrier是实现Linux内核同步的机制，是一种保证内存访问顺序的一种方法；与上锁的功能类似。 实例： 现有两个线程writer、reader运行在Linux的不同核上，他们都对同一循环队列进行操作。 writer_index为写标记位，每次写前先writer_index+1再写；初值位0； reader_index为读标记位，每次读前reader_index+1再读；初值为0； 条件：reader_index-writer_index！=1 可写 writer_index-rea.
理解 Memory barrier（内存屏障），值得大家收藏
嵌入式Linux内核的博客
11-03 708
程序在运行时内存实际的访问顺序和程序代码编写的访问顺序不一定一致，这就是内存乱序访问。内存乱序访问行为出现的理由是为了提升程序运行时的性能。编译时，编译器优化导致内存乱序访问（指令重排）运行时，多 CPU 间交互引起内存乱序访问Memory barrier 能够让 CPU 或编译器在内存访问上有序。一个 Memory barrier 之前的内存访问操作必定先于其之后的完成。编译器 barrierok);do(x);ok = 1;
深入理解 Linux 的 RCU 机制
weixin_34037173的博客
10-30 376
欢迎大家前往腾讯云社区，获取更多腾讯海量技术实践干货哦~作者：梁康 RCU(Read-Copy Update)，是 Linux 中比较重要的一种同步机制。顾名思义就是“读，拷贝更新”，再直白点是“随意读，但更新数据的时候，需要先复制一份副本，在副本上完成修改，再一次性地替换旧数据”。这是 Linux 内核实现的一种针对“读多写少”的共享数据的同步机制。不同于其他的同步机制，它允许多个读者同时访问共...
内存屏障
hintonic的专栏
01-04 1704
发信人: jeffshia (小豆芽@_@冠玉^_^变成胡萝卜), 信区: KernelTech 标  题: [合集] 存屏障机制及内核相关源代码分析（转贴） 发信站: 水木社区 (Fri Jan 20 11:11:59 2006), 站内 ☆─────────────────────────────────────☆    daniel79 (糊涂虫～继续糊涂) 于  (Wed Ja
Linux内存屏障
dodobear的小窝窝
07-23 665
首先这里有一篇文章介绍内存屏障的，写的挺好的，可以看看http://hi.baidu.com/_kouu/blog/item/67069bb457ff8ad236d3ca15.html linux内存屏障是用来解决指令乱序的问题。什么是指令的乱序呢？简单一点说就是本来代码里面是这么写的： instruction a; intstuction b; 结果在cpu上执行变成了:
浅谈Memory barrier
King_DJF的博客
08-04 1003
文章目录浅谈Memory barrier1. 内存乱序2. 锁机制3. 内存屏障4. 参考 浅谈Memory barrier 1. 内存乱序 我们常规思维下，代码的执行是按照我们撰写的顺序来执行的，类似如下的方式： 1. 读取程序计数器PC指向的指令 2. PC指向下一条指令 3. CPU执行当前指令 4. 重复上述过程直到程序执行完成 这是很原始的，类比小学课本里面的泡茶问题，我们泡茶有几个步...
内存屏障(memory barrier)
qinzhonghello的专栏
11-25 1759
 首先看看__set_current_state()和set_current_state()函数的区别：#define __set_current_state(state_value) / do { current->state = (state_value); } while (0)#define set_current_state(state_value) / se
JVM内存屏障(Memory Barrier)
luoyoub的博客
05-08 5169
# 内存屏障(Memory Barrier) 内存屏障可以禁止特定类型处理器的重排序，从而让程序按我们预想的流程去执行。内存屏障，又称内存栅栏，是一个CPU指令，基本上它是一条这样的指令： 保证特定操作的执行顺序。 影响某些数据（或则是某条指令的执行结果）的内存可见性。 编译器和CPU能够重排序指令，保证最终相同的结果，尝试优化性能。插入一条Memory Barrier会告诉编译器...
MemoryBarrier方法
dbd379717的博客
05-26 204
查了下MSDN的解释： MemoryBarrier is required only on multiprocessor systems with weak memory ordering (for example, a system employing multiple Intel Itanium processors). Syn...
内存屏障（Memory Barrier）的主要作用是？
最新发布
08-02
<think>嗯，用户这次问的是内存屏障的作用，看来是在深入理解计算机底层机制。之前连续讨论了AUTOSAR和内存泄漏，现在转向系统级编程的并发控制，说明用户可能是嵌入式开发者或系统程序员，正在排查多线程环境下的同步问题。 内存屏障这个概念确实容易让人困惑，需要从硬件和编译器两个层面解释清楚。用户可能实际遇到过因内存乱序导致的诡异bug，比如数据明明更新了却读到旧值。我得用汽车装配线的例子类比CPU流水线，这样更直观。 硬件优化带来的指令重排是问题的核心。现代CPU为了效率会乱序执行，比如Store Buffer的存在可能让写操作延迟，导致其他核看到操作的顺序和代码顺序不一致。内存屏障就是强行给这些“调皮”的优化踩刹车，告诉CPU“到此为止之前的操作必须完成”。 编译器优化也是隐患。比如用volatile只能阻止编译器重排，但管不了CPU层面的乱序。这点在无锁编程中特别致命，用户可能正为此头疼。需要强调屏障是软硬双管齐下的解决方案。 用户应该还想知道具体使用场景，所以示例代码里要展示经典的双检锁模式。这个模式如果漏掉屏障，单例可能被初始化两次——这种bug极难复现但危害巨大。另外内核态的barrier()宏和用户态的__sync_synchronize()区别也得提一下。 最后的提问设计要层层递进：从原理（为什么需要）到实践（怎么用），再到特定领域（Linux内核）和替代方案。第五个问题特意问编译器屏障，因为很多人会混淆它与硬件屏障的作用范围。</think>内存屏障（Memory Barrier）的主要作用是**强制保证内存操作的顺序性和可见性**，解决多核/多线程环境下因**指令重排序**和**缓存一致性**引发的数据一致性问题。其核心作用如下： --- ### 核心作用 1. **禁止指令重排序** - 编译器和CPU可能为优化性能而乱序执行指令（如写操作延迟、读操作提前）。 - 内存屏障会阻止屏障前后的指令跨越屏障执行，确保程序逻辑顺序。 2. **保证内存可见性** - 强制将缓存数据刷新到主存（写屏障），或从主存加载最新数据（读屏障）。 - 确保一个线程的修改对其他线程立即可见。 3. **同步多核数据一致性** - 在弱一致性内存模型中（如ARM、PowerPC），屏障触发缓存失效/更新，维持多核缓存一致。 --- ### 类型与场景 | 屏障类型 | 作用 | 典型场景 | |-------------------|----------------------------------------------------------------------|--------------------------| | **写屏障（Store Barrier）** | 确保屏障前的所有写操作完成，数据刷入主存后才执行后续操作 | 修改共享数据后释放锁 | | **读屏障（Load Barrier）** | 确保后续读操作前，先加载主存最新数据（清空本地缓存） | 获取锁后读取共享数据 | | **全屏障（Full Barrier）** | 同时具备读写屏障功能（如 `mfence`），确保屏障前后指令无重排且全局可见 | 无锁数据结构、内核同步原语 | --- ### 代码示例（无锁编程中的屏障） ```c // 共享数据 int data = 0; bool ready = false; // 线程A：写入数据 void thread_A() { data = 42; // 写操作 // 写屏障：确保data写入完成后再更新ready __sync_synchronize(); // GCC内置全屏障 ready = true; // 标志位更新 } // 线程B：读取数据 void thread_B() { while (!ready); // 等待ready为true // 读屏障：确保读取data前获取最新值 __sync_synchronize(); printf("%d", data); // 必须输出42而非0或随机值 } ``` > **关键点**：若省略屏障，线程B可能因重排序先看到 `ready=true` 后看到 `data=0`（脏读）。 --- ### 典型应用场景 - **多线程同步**：锁实现（如自旋锁）、条件变量。 - **无锁数据结构**：CAS（Compare-And-Swap）操作前后插入屏障。 - **设备驱动**：确保硬件寄存器按顺序写入。 - **内核同步原语**：如Linux的 `smp_mb()`、`rmb()`、`wmb()`。 ---
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