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Cache写策略(Cache一致性问题与骚操作)

2023-09-13 03:48| 来源: 网络整理| 查看: 265

写命中 写直达(Write Through)

信息会被同时写到cache的块和主存中。这样做虽然比较慢,但缺少代价小,不需要把整个块都写回主存。也不会发生一致性问题。

对于写直达,多出来%10向主存写入的存储指令使得其比其单纯向Cache写入的速度慢上将近10倍。这种速度不一致的问题,不管是在硬件结构还是软件,有着一条“不管怎么样,先试试这样行不行”的办法:并行加缓冲。

我们使用写缓冲(Write Buffer)来解决这个问题,CPU写入Cache的同时会写入Write Buffer。缓冲中的内容什么时候写入主存交给存控(Memory Controller)来控制,CPU将省下的时间去处理其他事情。

Write Buffer是一个FIFO队列,一般只有4字节。

然而当写操作频繁的时候,这点容量就不够用了,容易饱和发生阻塞,就相当于没加一样...

解决的办法可以是再加一级Cache,变成二级缓存。什么,你问为什么不把两级Cache和一起,搞那么多干什么?这个二级当然是慢一点的便宜货,咱们弄这些东西,不就是因为越快东西越贵,买不起嘛土豪!

对于缓冲的问题,还有个关于合并写对程序效率的影响, 具体可以参考这篇博文。

第二种办法就是改变策略使用写回,也就是下面介绍的方法。

写回(Write Back)

信息仅仅写到Cache中的块。当其被替换时,信息才会被写回到主存中。虚拟存储器系统通常采用写回策略,因为写到磁盘的延迟代价太大。

写回的速度要更快一些,因为不必每次写操作都访问主存。但这样我们如何保证一致性问题呢?我们可以给每行添加一个脏位(dirty bit),这样我们替换这块Cache时就可以根据脏位来判断是否需要写回主存。如果没有被“弄脏过”,那么就不需要写回主存。

不过对于同一块Cache中的变量X,他不是太喜欢这个机制。因为它的邻居Y老是被修改,导致X这个只被读取的变量老得往内存跑,它不想跟Y待在一起了,太累人了。

聆听了X的心声,我们有什么办法可以帮助它吗?办法当然是有的,让Y这个烦人的家伙单独待着就行。下面分别运行两个程序,排除首次装入的影响(其实写一块也行,对齐的技巧源自Disruptor)

public class Padding { private static class X { public long p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7;//cache padding public volatile long x=0L; public long p9,p10,p11,p12,p13,p14,p15; //8*8刚好占满Cache一行,p9...p15只是为了确保x单独在一行中,不与其他频繁修改的变量在一起 } public static X[] arrX=new X[2]; static { arrX[0]=new X(); arrX[1]=new X(); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread1=new Thread(()->{ for(long i=0;i{ for(long i=0;i{ for(long i=0;i{ for(long i=0;i Cache写策略(Cache一致性问题与骚操作)的更多相关文章 cache写策略

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