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各种屏障

编译器屏障

用于指示编译器不要对代码进行指令重排序，或者说屏障之前的代码和屏障之后的代码不会穿插重排。

#define barrier() __asm__ __volatile__("": : :"memory")

指令级屏障

  • alternative: 选择宏，通过让 CPU 在运行时，根据支持的指令集来选择调用相应的指令。
  • m/l/sfence: 新的屏障指令
  • lock; addl $0,0(%%esp): 加锁，并对esp寄存器+0
#ifdef CONFIG_X86_32
#define mb() alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "mfence", X86_FEATURE_XMM2)
#define rmb() alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "lfence", X86_FEATURE_XMM2)
#define wmb() alternative("lock; addl $0,0(%%esp)", "sfence", X86_FEATURE_XMM)
#else
#define mb() 	asm volatile("mfence":::"memory")
#define rmb()	asm volatile("lfence":::"memory")
#define wmb()	asm volatile("sfence" ::: "memory")
#endif

lock前缀 与 MESI

lock 后面需要接一个指令(例如 inc 或 xchg)，指令满足以下条件:

  1. 该指令的操作目标必须是内存
  2. 一个指令涉及读取和修改两个操作

通过对这种指令+lock前缀，可以保证读和写内存这两个操作具有原子性.

MESI：在3级缓存架构的cpu中，所有对于内存的读写都需要先将内存值加载到三级缓存中。 在缓存行中有一个状态位，分为4中状态：

  • I(invalid): 无效状态，当前缓存行所有值无效。
  • E(exclusive): 排它状态，内存的副本被当前缓存行独占
  • S(share): 多个核心共享内存的副本
  • M(modified): 缓存行已修改，等待写回时同步回主存

MESI 保证了读或写操作的原子性。

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