缓存一致

Posted 2020-11-17 pfsi

内存屏障有两个能力：
1. 阻止屏障两边的指令重排序。
2. 强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，让缓存中相应的数据失效。

对Load Barrier来说，在读指令前插入读屏障，可以让高速缓存中的数据失效，重新从主内存加载数据。
对Store Barrier来说，在写指令之后插入写屏障，能让写入缓存的最新数据写回到主内存。

Lock前缀实现了类似的能力，
1. 它先对总线/缓存加锁，然后执行后面的指令，最后释放锁后会把高速缓存中的脏数据全部刷新回主内存。
2. 在Lock锁住总线的时候，其他CPU的读写请求都会被阻塞，直到锁释放。Lock后的写操作会让其他CPU相关的cache line失效，从而从新从内存加载最新的数据。这个是通过缓存一致性协议做的。

lock前缀(或cpuid、xchg等指令)使得本CPU的Cache写入了内存，该写入动作也会引起别的CPU invalidate其Cache。IA32在每个CPU内部实现了Snoopying(BUS-Watching)技术，监视着总线上是否发生了写内存操作(由某个CPU或DMA控制器发出的)，只要发生了，就invalidate相关的Cache line。 因此，只要lock前缀导致本CPU写内存，就必将导致所有CPU去invalidate其相关的Cache line。

references:
https://blog.csdn.net/iter_zc/article/details/42006811