Вопрос или проблема
Я хочу знать, блокирует ли sfence обновление буфера записи, блокирует ли lfence обработку очереди недействительных операций, и делает ли mfence не только обновление буфера записи, но и обработку очереди недействительных операций.
Я также хочу узнать, может ли lfence предотвратить реорганизацию загрузки и записи, потому что барьер загрузки и записи в Java использует lfence.
Ответ или решение
Вопросы о барьерах памяти x86
Вопрос о барьерах памяти x86 является важным аспектом при разработке многопоточных и высокопроизводительных приложений. Давайте разберем детали работы барьеров памяти sfence, lfence и mfence, а также их влияние на порядок выполнения операций загрузки и записи.
1. Блокировка операций в буферах
-
sfence: Этот барьер гарантирует, что все операции записи, выполненные до него, завершатся до начала операций записи, следующих после него. Он очищает (или «обновляет») буфер записей (store buffer), что предотвращает задержки в выполнении операций записи. Однако следует отметить, что
sfenceне затрагивает очереди операций загрузки и не влияет на их порядок. -
lfence: Этот барьер предназначен для блокировки операций загрузки. Он не очищает буфер записей, вместо этого он только блокирует выход из очереди операций загрузки (load queue) до тех пор, пока не завершатся все операции загрузки до
lfence. Ключевой момент:lfenceне влияет на порядок выполнения операций записи. -
mfence: Это более комплексный барьер, который сочетает в себе функции как
sfence, так иlfence. Он гарантирует порядок завершения как операций чтения, так и записи.mfenceочищает как буфер записей, так и очередь загрузок, обеспечивая таким образом строгий порядок выполнения операций.
2. Порядок выполнения загрузок и записей
Теперь давайте поговорим о том, может ли lfence предотвратить переупорядочение операций загрузки и записи. В частности, в Java для обеспечения согласованности памяти используются барьеры памяти, и lfence применяется в качестве механизма защиты от переупорядочения.
Хотя lfence предотвращает переупорядочение операций загрузки, он не является гарантией предотвращения переупорядочения операций записи. Это означает, что если у вас есть последовательность операций записи и загрузки, lfence будет гарантировать, что все операции загрузки до него завершатся до начала операций после него, но операции записи могут всё еще быть переупорядочены по своему усмотрению компилятора или процессора. Поэтому, для полного предотвращения переупорядочения загрузок и записей, следует использовать mfence.
Заключение
В заключение, использование барьеров памяти является критически важным при разработке многопоточных систем и программ. Все три типа барьеров имеют свои специфические функции:
- sfence — блокирует операции записи с целью очищения буфера записей.
- lfence — блокирует операции загрузки, но не влияет на операции записи.
- mfence — обеспечивает строгий порядок выполнения операций как чтения, так и записи.
При проектировании многопоточных приложений стоит учитывать эти различия, чтобы избежать ошибок синхронизации и обеспечить корректное выполнение многопоточных операций.