如何从 Java 进程中找到 L1 缓存行的大小？

Posted 2023-02-19

【中文标题】如何从 Java 进程中找到 L1 缓存行的大小？

【英文标题】：How do I find the size of the L1 cache lines from within a Java process?

【发布时间】：2013-06-27 23:35:18

【问题描述】：

我对微调缓存感知数据结构（例如，参见 Michael Spiegel's dissertation 或 Herlihy 等人的 hopscotch hashing 中的无锁跳过树）以及防止 false sharing 感兴趣。在并发数组处理期间。我已经知道如何通过“sun.arch.data.model”属性找到 JVM 指针大小，但我一直无法找到确定 L1 缓存中缓存行大小的方法。

请注意，此信息并不重要，因为我可以继续对 L1 行大小使用保守估计（微调缓存敏感数据结构时为 64 字节，或防止错误共享时为 256 字节）；不过如果L1缓存属性很容易获取，那我不妨利用一下。

【问题讨论】：

我认为这个（非常有趣，我什至会说令人兴奋）任务的实施成本太高。我会在这里做一件懒惰的事情：硬编码 CPU 模型的缓存大小，并确定它 - 因为它可能碰巧更容易。但是，如果 JVM 在隐藏实际 CPU 模型的某种 VM 中运行，则可能会出错，而您的解决方案将针对该场景使用正确的大小...

行号为行号；在什么意义上它曾经是 64 和 256？

@OliCharlesworth 如果我不知道精确的线条大小，那么我会根据我想要完成的任务使用不同的估计值，例如如果我正在微调一个缓存感知数据结构，那么我将使用 64 字节的较低估计值，因为这样如果实际行大小大于 64 字节，并且如果我是防止错误共享，然后我将使用 256 字节的更高估计值，因为如果实际行大小小于 256 字节，这仍然会表现良好。

【参考方案1】：

您可以做一个简单的循环，以给定的步幅从内存中读取单个字节。如果步幅为 1（字节），则每次迭代都必须支付一次取行罚款。如果你加倍跳过，你可以期待一半的性能，因为你现在每相同数量的迭代获取一行两次。

一旦您的步幅达到缓存线大小，您应该会看到性能降级停止，因为您将达到每次迭代获取一行的级别，并且再次将步幅加倍不会改变它，您会跳过行。这样做的一个问题是，您可能会在 CPU 中触发硬件流预取器，并在某个较低的缓存级别提前让线路等待您，所以我希望看到斜率减小，但不会完全变直。以两倍于缓存行大小的步幅，这可能会消失，因为您可以通过比它们更快来摆脱某些流预取器（仍然可能有步幅预取器“帮助”您进一步，但影响应该会小得多）。

另外请记住，您的代码应该在比最后一级缓存更大的数据集（例如数组）上运行，几 MB 就足够了。