c – 虚假共享和128字节对齐填充

概述在进行关于无锁/等待免费算法的研究时,我偶然发现了 false sharing的问题.更多的引导我进入Folly的源代码(Facebook的C库),更具体地说,这是 header file和FOLLY_ALIGN_TO_AVOID_FALSE_SHARING宏的定义(目前在第130行).最令我惊讶的是它的价值是128(即：而不是64)… /// An attribute that will cau 在进行关于无锁/等待免费算法的研究时,我偶然发现了 @L_301_0@的问题.更多的引导我进入Folly的源代码(Facebook的C库),更具体地说,这是 header file和FolLY_AliGN_TO_AVOID_FALSE_SHARING宏的定义(目前在第130行).最令我惊讶的是它的价值是128(即：而不是64)…

/// An attribute that will cause a variable or fIEld to be aligned so that/// it doesn't have false sharing with anything at a smaller memory address.#define FolLY_AliGN_TO_AVOID_FALSE_SHARING __attribute__((__aligned__(128)))

AFAIK,现代cpu上的缓存块是64字节长,实际上,我发现的所有资源,包括来自英特尔的this article,都谈到64字节的对齐和填充,以帮助解决虚假共享.

不过,Facebook的人员在需要的时候会将其成员调整为128字节.然后我发现刚刚在FolLY_AliGN_TO_AVOID_FALSE_SHARING的定义上面的解释的开始：

enum {    /// Memory locations on the same cache line are subject to false    /// sharing,which is very bad for performance.  Microbenchmarks    /// indicate that pairs of cache lines also see interference under    /// heavy use of atomic operations (observed for atomic increment on    /// Sandy BrIDge).  See FolLY_AliGN_TO_AVOID_FALSE_SHARING    kFalseSharingRange = 128};

虽然它给了我更多的细节,我仍然觉得我需要一些见解.我很好奇连续缓存行的同步,或者任何RMW *** 作在大量使用原子 *** 作时可能会相互干扰.
有人可以告诉我如何才能发生这种情况吗？

解决方法 无论是否使用原子 *** 作,缓存都有一个“高速缓存行”,它是缓存 *** 作的最小单位.这取决于处理器型号,从32到128字节.当同一个高速缓存行中的元素在不同的线程(在不同的处理器[1]上运行)之间“共享”时,虚假共享.当这种情况发生时,一个处理器更新“其值”将强制所有其他处理器“摆脱其数据的复制”.在原子 *** 作的情况下,由于执行任何原子 *** 作,执行 *** 作的处理器将变得更糟,执行 *** 作的处理器将需要确保所有其他处理器在更新该值之前已经摆脱了“它们的副本”(以确保没有其他处理器正在使用在更新值之前的“旧”值) – 这需要通过系统传播大量缓存维护消息,并且处理器重新加载先前在缓存中的值.

因此,从性能的角度来看,如果您有一个线程使用的变量,将它们分离到自己的高速缓存行(在原始帖子的示例中,假定为128字节),将数据与该数据对齐值 – 意味着每个数据块都在平均高速缓存线边界上开始,并且没有其他处理器将“共享”相同的数据(除非您真正在线程之间共享数据 – 此时您需要执行相关的缓存维护以确保数据在处理器之间正确更新)

[1]或具有多个内核的现代cpu中的处理器核心.为了简单起见,我使用“处理器”或“处理器”一词来对应于一个插槽内的真实处理器插槽或处理器内核.对于这个讨论,这个区别是无关紧要的.

总结

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