什么是内存栅栏？

Question

什么是内存栅栏？

concurrencymemory-fences

147

什么是使用显式内存屏障？

- yesraaj

5个回答

19

将我的答案复制到另一个问题中，有哪些处理器用于优化代码的技巧？：

最重要的是内存访问重排序。

在缺少内存栅栏或序列化指令的情况下，处理器可以自由地重新排序内存访问。一些处理器体系结构对它们可以重新排序的限制有所不同；Alpha被认为是最弱的（即可以重新排序最多的处理器）。

该主题的非常好的论述可以在Linux内核源文档中找到，位于Documentation/memory-barriers.txt。

大多数时候，最好使用来自编译器或标准库的锁原语；这些经过充分测试，应该具有所有必要的内存屏障，并且可能已经相当优化了（优化锁定原语很棘手；即使专家有时也会出错）。

- CesarB

它如何影响重新排序的流程？当你说“Alpha以最弱而闻名”时，为什么是“最弱”？难道不是更好的重新排序，以便结果会更快地执行吗？（我不是Alpha用户，但询问“非常重新排序”与“受限重新排序”的影响）。那么，很多重新排序的缺点是什么（除了未定义行为的风险之外，但我想，大多数现代CPU应该已经解决了良好的重新排序，并且已经实现了只有定义的重新排序，否则，他们做出的决定就没有意义）。 - Herdsman

12

根据我的经验，它指的是一个内存屏障(memory barrier)，它是一种同步多个线程之间内存访问的指令(显式或隐式)。

问题出现在现代的激进编译器和多核CPU的组合上。(编译器有极大的自由度来重新排列指令，但通常不了解你的线程)

关于这个问题的一个很好的介绍是 "'Double-Checked Locking is Broken' 声明"。对于许多人来说，这是他们开始意识到存在风险的警钟。

通常包含隐式的完整内存屏障在平台线程同步例程中，这涵盖了核心部分。然而，在无锁编程和实现自定义、轻量级同步模式时，您通常只需要该屏障，或者甚至只需要单向屏障。

- peterchen

2

Wikipedia 知道一切...

内存屏障(memory barrier)也被称为membar或memory fence，是一类指令，它使得中央处理器(CPU)对在屏障指令之前和之后发出的内存操作施加排序约束。

CPU使用性能优化可以导致乱序执行，包括内存加载和存储操作。内存操作重新排序通常在单个线程执行中不会被注意到，但除非仔细控制，否则会在并发程序和设备驱动程序中引起不可预测的行为。排序约束的确切性质因硬件而异，并由体系结构的内存模型定义。有些体系结构提供多个屏障以强制执行不同的排序约束。

内存屏障通常用于实现基于内存的机器码，其操作由多个设备共享。这种代码包括在多处理器系统上的同步原语和无锁数据结构，以及与计算机硬件通信的设备驱动程序。

- Omar Kooheji

0

内存屏障(内存栅栏)是一种无锁机制，用于同步多线程。在单线程环境中，重排序是安全的。

问题在于排序、共享资源和缓存。处理器或编译器能够为了优化而重新排序程序指令(程序员顺序)。这会在多线程环境中产生副作用。这就是为什么引入了内存栅栏来保证程序正常工作。它速度较慢，但可以解决这种类型的问题。

[Java Happens-before]

[iOS Memory Barriers]

- yoAlex5

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Gwaredd · Accepted Answer

为获得更好的性能，现代CPU通常会乱序执行指令以充分利用可用的硅（包括内存读/写）。由于硬件执行指令的完整性，您在单个执行线程中永远不会注意到这一点。但是，在多个线程或具有易失性内存的环境下（例如内存映射I/O），这可能导致不可预测的行为。

内存屏障是一类指令，意味着内存读/写按照您期望的顺序发生。例如，“全屏障”表示屏障之前的所有读/写在屏障之后提交。

请注意，内存屏障是硬件概念。在更高级别的语言中，我们习惯处理互斥锁和信号量 - 这些可能在低级别上使用内存屏障来实现，并且不需要明确使用内存屏障。使用内存屏障需要对硬件架构进行仔细研究，而不是应用程序代码中常见的设备驱动程序。

CPU重排序与编译器优化不同-尽管它们的效果可能相似。如果编译器重新排序您的指令可能会导致不希望的行为，需要采取单独的措施来阻止编译器重新排序（例如，在C中使用volatile关键字）。