WriteProcessMemory 和类似函数是不是会使可能缓存的数据无效？

Posted 2023-02-16

【中文标题】WriteProcessMemory 和类似函数是不是会使可能缓存的数据无效？

【英文标题】：Do WriteProcessMemory and similiar functions invalidate the possibly cached data?WriteProcessMemory 和类似函数是否会使可能缓存的数据无效？

【发布时间】：2018-11-07 15:07:34

【问题描述】：

我有一个需要通过 IPC 与之通信的现有程序。我可以修改其中的一小部分，但不能添加任何花哨的解决方案，如共享内存、管道或套接字。所以我想与直接读/写程序地址空间的函数进行通信：

process_vm_writev 在 Linux 上 WriteProcessMemory 在 Windows 上 mach_vm_write 在 macOS 上

如果我使用这些函数之一修改内存中的值，旧值的可能缓存副本是否无效？如果不是，那么 volatile 指针是否足以立即检索新值？

【问题讨论】：

我没有使用这些的经验，但是出于重入的原因，您需要一些进程之间的同步方式。也许那个同步“东西”（共享互斥锁？）包括内存屏障？必须将整个缓冲区声明为 volatile 听起来有点过激。

是的，我对这个想法并不“满意”——一点也不。时间问题可能比比皆是。

即使是 1 字节的信号量，我也需要修改后的值立即可供子进程使用。正如我所说，子进程非常有限（在模拟器中运行）。

我怀疑每个操作系统的答案都会大不相同，所以也许您可以将其限制为仅一个操作系统？如果需要，稍后再问几个问题。

【参考方案1】：

WriteProcessMemory 会很高兴地按照它所说的去做。它写入内存，之后 CPU 缓存将处于逻辑有效（但未指定）状态。

但是，请注意，其他程序不会意识到这些写入。如果它有自己的缓存理念，包括在寄存器中缓存变量值等机制，那么这些副本将不会被更新。操作系统无法知道每种语言如何实现这种缓存机制，但性能问题决定了大多数严肃的编程语言都有这样的机制。

如果写入程序使用 C 或 C++ volatile 指针，则可以部分缓解。编译器无法完全消除读取。但是，只要这些指令不是可观察的，就可以使用其他指令对此类读取进行重新排序。这可能会影响它们的时间，从而产生类似于缓存的效果 - 您的 WriteProcessMemory 可能为时已晚。

【讨论】：

因此，如果我通过易失性指针访问共享数据并添加内存屏障，我是否有点安全？忽略信号量需要以原子方式读取/写入。

@HenrikS：如果您有这种控制水平，请建立适当的 IPC 渠道。希望编译器完全按照您的想法去做并不是软件工程的坚实基础。