硬件结构-缓存一致性

什么是缓存一致性？缓存一致性是怎么做到的？写传播/事务顺序性是用什么技术实现的？MESI协议是什么？

1. 什么是缓存一致性？

2. 缓存一致性是怎么实现的？

3. 什么是MESI协议？

缓存一致性通过：写传播，事务串行化实现；

写传播，事务串行化通过MESI协议实现；

1. 核心A对应线程a，核心B对应线程b；
2. 当a,b两个线程同时加载相同的Cache Line，对应Cache Line被标记为共享状态；
3. 此时，核心A修改Cache Line中的数据：
   • 核心A中对应的Cache Line被标记为已修改状态；
   • 核心B中对应的Cache Line被标记为已失效状态；
4. 此时，核心B试图修改Cache Line中的数据：
   • 由于核心B对应Cache Line被标记为已失效，核心A对应Cache Line被标记为已修改；
   • 首先先把核心A中的对应的Cache Line写回内存；
   • 核心B再从内存读取Cache Line大小数据到Cache中；
   • 最后修改核心B中的对应Cache Line的数据，并标记为已修改；
   • 此时，核心A中对应的Cache Line则被标记为已失效；

但是上述过程会引出一个性能上的问题，即伪共享。

3.1 什么是伪共享？

由于CPU从内存中读数据是以Cache Line为单位，当多个核心读取相同内存块的Cache Line时，写操作作用于相同Cache Line，但是作用于Cache Line中不同的数据时，也会执行上述过程，无形中增加了性能上的开销。这个问题被称为伪共享。

3.2 如何避免伪共享？

通过给变量添加宏定义 __cacheline_aligned_in_smp来避免伪共享问题。

底层原理是：将连续内存上存储的变量，本来应该是缓存在同一个Cache Line中的，现在利用字节填充，将它们缓存在不同Cache Line中。

4. 为什么[已修改]状态不需要发送广播？