MESI-CPU缓存一致性

Posted 2021-02-28 gc65

1. 概念

　　MESI（Modified Exclusive Shared Or Invalid）是一种广泛使用的支持写回策略的缓存一致性协议。

　　cpu核中每个缓存行使用2bit表示4种状态。

2.状态机

　　M（Modified，修改的）：

　　　　缓存行只被缓存在该cpu中（其它cpu中如果有，也会变为invalid），并且是被修改过的，修改内容需要在未来某个时间点写回主内存。

　　　　写回主内存之后，变为独享状态

　　E（Exclusive，独享的）：

　　　　该缓存行只被缓存在该cpu缓存中，且是未被修改的。

　　S(Shared, 共享的)：

　　　　缓存行可能被多个cpu缓存，并且各个缓存行的数据和主存一致。

　　　　当有一个cpu修改缓存行时，其它cpu中的缓存行变为无效状态。

　　I（Invalid,无效的）：

　　　　该缓存是无效的。

　　　　某个核修改了缓存行后，其它核的缓存行会变为无效。

3.状态转换图解

　　　　A.起初只有一个cpu核加载了缓存，那么缓存行的状态为Exclusive

　　　　

 

　　　　B.新增了两个核加载了同样的缓存，则状态全部切换为Shared

　　　　

 

 　　　　C.第一个核修改了缓存，则状态变为Modified，其它两个核监测到写操作，则转态变为Invalid状态

 　　　　

 

 

4.原理

　　在多核系统中，每个cpu核都有自己的缓存cache，那么久涉及到了缓存一致性问题。

　　在MESI模型中，每个cache的控制器不仅知道自己的读写操作，而且还监听了其它cache的读写操作。

　　每个cache根据自身的状态和新发生的读写操作转换缓存行当前状态。

 

图片转载自：

　　https://blog.csdn.net/muxiqingyang/article/details/6615199