多核cpu对于共享数据的操作

CPU内部,多个核心之间有一条环形总线,当有某一个核心需要锁住cache的时候,这个总线会通知所有的核心,所以只要有某个核心使用了cmpxchg,那么其它的核肯定都会停下来,不会出现并发的情况。


重要的是这个缓存一致性协议是如何工作的,查阅了资料发现确实在缓存一致性协议这里一笔带过了(“缓存一致性协议使得不存在两个cpu同时写内存”)

大致意思为多cpu的架构下每个cpu都有一组cache,其中我们读写cache会依照他们的状态进行不同的操作,之后会切换cache的状态,同时这样的读写操作是原子的,既在同一时间只会有一个CPU读写操作。所以不会出现同时读写。在这样的前提下,我们的主要问题变成了如何保证多个cpu的多个cache之间和主内存保持一致?或者是既然cpu的读写是原子的,那多个cpu的多个cache之间如何保持数据不会读或写到错误的值?

主设备(外部设备或cpu)进行内存访问时,会先访问自己的cache,没有命中就找别人cpu的cache,如果都没有找到就重新从主内存读。这是读。写的时候肯定也是先在自己的cache上写,如果cache命中则修改自己的cache,此时会根据状态可能设置其他cpu相应cache行无效,具体什么状态自己查。(比如说共享读了同一块数据)如果cache没有命中,而在其他cpu的cache命中时会根据相应状态更改,其他cache未改变时,自己的cache重读一份进行修改,其他cache相应行标记为失效,其他cache标记已修改时,将相应cache存入内存,再标记为失效,自己的cache重读一份修改。

如果未命中其他cache也未命中那显然你修改的就是最新的数据


首先如果多cpu读写同一内存或者使用同一缓存的话,这里会有总线锁,处理器提供#lock信号阻塞其他cpu的请求。此外多cpu且每个cpu都有自己的缓存,有两个或以上读写相同内存映射的缓存时,各个cpu会根据自己的缓存的状态分别操作,此时是缓存一致性协议发挥作用的地方。缓存一致协议有很多种,资料中经常出现的mesi协议就是区分了四个缓存行状态更改,独占,共享,无效。独占的只会有一个CPU的缓存行有效其他缓存无法持有,共享的写的时候会将其他共享的设置为无效,无效的写的时候会在读一份,更改的会将更改的写入内存。同时cpu会窥探其他cpu对缓存的操作

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