使CPU缓存失效

Question

使CPU缓存失效

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当我的程序执行带有获取语义/释放语义的加载操作或者可能是一个全栅栏的存储操作时，它会使CPU的缓存失效。
我的问题是：哪一部分缓存实际上被使无效了？只有保存了我使用获取/释放的变量的缓存线吗？还是整个缓存都被使无效了？（L1 + L2 + L3..等等）。当我使用获取/释放语义或者使用全栅栏时，这个主题是否有所不同？

- unknown

你使用什么来使CPU缓存失效（汇编语言，操作系统调用？），这适用于哪种架构/CPU类型？ - Johannes Rudolph

@Johannes Rudolph，假设实际代码是用C#编写的（易失性、Interlocked操作、MemoryBarriers），但最终会被转换为适当的汇编指令。在我个人的情况下，我正在使用带有英特尔芯片组（尤其是至强）的SMP机器进行工作。但我想了解这个失效过程如何在更“通用”的范围内发生（AMD/Intel，SMP/NUMA等）。 - unknown

1个回答

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原文链接

- 0xfe · Accepted Answer

当您执行没有栅栏或互斥锁的负载时，加载的值可能来自任何地方，即缓存、寄存器（通过编译器优化）或RAM…但从您的问题中可以看出，您已经知道了这一点。

在大多数互斥锁实现中，当您获取互斥锁时，总是会应用栅栏，无论是显式地（例如mfence、barrier等）还是隐式地（例如在x86上锁定总线的锁前缀）。这会导致路径上所有缓存的缓存行被无效化。

请注意，整个缓存不会失效，只有内存位置的相应缓存行会失效。这也包括互斥锁的行（通常实现为内存中的值）。

当然，还有架构特定的细节，但这就是它通常的工作方式。

还要注意，这不是使缓存失效的唯一原因，因为可能存在需要使另一个CPU上的缓存失效的操作。搜索“缓存一致性协议”将为您提供关于此主题的大量信息。