linux編程的108種奇淫巧計-1(FALSE SHARING)【續】

      上篇部落格：http://blog.csdn.net/pennyliang/archive/2010/10/20/5953939.aspx提出了一段代碼，並沒有給出解釋，本文接上文繼續展開討論。

 

      該文有很多網友回複，比較集中的看法是CPU位元組對齊，巧合的是有一個朋友用這個代碼做了測試，發現對齊和不對齊的代碼執行的速度是一樣的，原因是他的筆記本安裝的linux作業系統，而筆記本是單核的，所以就出現了這個狀況，如果和CPU位元組對齊，在單核的情況下怎麼會速度一樣呢？另外如果是CPU位元組對齊，把線程去掉，替換成兩個函數依次執行，也應該有效率的差異。 

       這是一種典型的FALSE SHARING問題，在SMP(對稱式多處理）的架構下常見的問題。SMP簡單的說就是多個CPU核，共用一個記憶體和匯流排，L1 cache也叫晶片緩衝，一般是私人的，即每個CPU核帶一個，L2 cache可能是私人的也可能是部分共用的。

       為了表明FALSE SHARE帶來的影響，設計了這個簡單的多線程程式，包含兩個線程，他們分別做求和使用不同的變數，但由於cnt_1的地址和cnt_2的地址在同一條cache line中，實測環境中cnt_1的地址為0x600c00，cnt_2的地址為0x600c08，而cache line的大小為64個位元組（cache line大小可以通過getconf LEVEL1_DCACHE_LINESIZE得到,或者命令cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0/coherency_line_size得到），這樣就會發生FALSE SHARING問題。將兩個變數在64位元組對齊後，cnt_1的地址為0x600c40，cnt_2的地址為0x600c80，恰好錯開在兩條cache line上，原始碼參加上篇部落格。

 

       FALSE SHARING問題在此前的部落格也有詳細討論，可以參見：http://blog.csdn.net/pennyliang/archive/2010/07/27/5766541.aspx

 

       最後，可能有讀者會問，有誰會這麼腦殘寫這樣的代碼，日常編碼怎麼會碰到這樣的問題呢？我給大家說一個具體的情境，假如有一個lock-free的queues，裡麵包含了很多類型的queue，每個queue包含一個head和一個tail，這兩個值分別被消費者和生產者之間競爭，因此如果不考慮false sharing問題，可能會造成低效代碼。這樣一個多線程共用的隊列結構（多生產者，多消費者共用）用以下哪種結構更好呢？我不再公布答案，有興趣的朋友可以去找找這方面的代碼，看看他們是怎麼寫的。

      【1】

       struct queues{

                  type head1 

                  type head2

                  ...

                  type headn

                  type tail1

                  type tail2

                  ...

                  type tailn 

       }

      【2】

       struct queue{

                  type head1 

                  type tail1

                  type head2

                  type tail2

                  ...

                  type headn

                  type tailn 

       }

       【3】

        struct queue{

                  type head1 

                  type head2

                  ...

                  type headn

                  type add_enough_padding;

                  type tail1

                  type tail2

                  ...

                  type tailn

                  type add_enough_padding; 

       }

       【4】

        struct queue{

                  type head1

                  type add_enough_padding; 

                  type tail1

                  type add_enough_padding; 

                  type head2

                  type add_enough_padding; 

                  type tail2

                  type add_enough_padding; 

                  ...

                  type headn

                  type add_enough_padding; 

                  type tailn

                  type add_enough_padding;  

       }

          

在上次的部落格linux編程的108種奇淫巧計-1(FALSE SHARING)我們給出了代碼，但並沒有解釋，本文給出一些詳細解釋。