并发CPU缓存问题,伪共享和内存行

本文探讨了在多线程环境中,伪共享如何成为影响CPU性能的隐形杀手,尤其是在对称多处理器系统中。详细解释了当不同线程对同一缓存行上的独立变量进行操作时,导致的缓存行竞争及频繁的缓存更新如何降低系统效率,并提出了填充内存行以避免伪共享的解决方案。

CPU缓存读取内存数据一次读取一行,32或64字节

伪共享指的是在多个线程同时读写同一个缓存行的不同变量的时候,尽管这些变量之间没有任何关系,但是在多个线程之间仍然需要同步,从而导致性能下降的情况。在对称多处理器结构的系统中,伪共享是影响性能的主要因素之一,由于很难通过走查代码的方式定位伪共享的问题,因此,大家把伪共享称为“性能杀手”。

 

 

从上图看到,线程1在CPU核心1上读写变量X,同时线程2在CPU核心2上读写变量Y,不幸的是变量X和变量Y在同一个缓存行上,每一个线程为了对缓存行进行读写,都要竞争并获得缓存行的读写权限,如果线程2在CPU核心2上获得了对缓存行进行读写的权限,那么线程1必须刷新它的缓存后才能在核心1上获得读写权限,这导致这个缓存行在不同的线程间多次通过L3缓存来交换最新的拷贝数据,这极大的影响了多核心CPU的性能。如果这些CPU核心在不同的插槽上,性能会变得更糟。
 
可以利用填充内存行隔离内存,从而避免伪共享带来的缓存失效问题。
 

转载于:https://www.cnblogs.com/fmys/p/9865804.html

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