在linux系统中查看 缓存行 [ cacheline ] 的大小_cacheline大小

 

linux系统中缓存行 [ cacheline ]  默认值: 64byte

 

 

为了解决计算机系统中主内存与 CPU 之间运行速度差问题，会在 CPU 与主内存之间 添加一级或者多级高速缓冲存储器( Cache)。这个 Cache 一般是被集成到 CPU 内部的， 所以也叫 CPU Cache，如图所示是两级 Cache 结构。

在 Cache 内部是按行存储的，其中每一行称为一个 Cache行。 Cache行 是 Cache 与主内存进行数据交换的单位，

Cache 行的大小一般为 2 的幕次数字节。

目前主流的CPU Cache的Cache Line大小都是64Bytes。假设我们有一个512字节的一级缓存，那么按照64B的缓存单位大小来算，这个一级缓存所能存放的缓存个数就是512/64 = 8个。具体参见下图：

 

Cache Line可以简单的理解为CPU Cache中的最小缓存单位。

 

 

[root@bj-rack001 index0]# 
[root@bj-rack001 index0]# pwd
/sys/devices/system/cpu/cpu1/cache/index0
[root@bj-rack001 index0]# 
[root@bj-rack001 index0]# 
[root@bj-rack001 index0]# 
[root@bj-rack001 index0]# more /sys/devices/system/cpu/cpu1/cache/index0/coherency_line_size 
64
[root@bj-rack001 index0]# 
[root@bj-rack001 index0]#

 

CPU 访问某个变 量 时，首先会去看 CPU Cache 内是否有该变量，如果有则直接从 中获取，否则就去主内存里面获取该变 量 ，然后把该变量所在内存区域的一个 Cache 行大 小的内存复制到 Cache 中。 由于存放到 Cache行的是内存块而不是单个变量，所以可能会把多个变量存放到一个 Cache行中。 当多个线程同时修改一个缓存行里面的多个变量时， 由于同时只能有 一 个线程操作 缓存行 ，所以相比将 每个变 量放到 一 个缓存行，性能会有所 下降，这就是伪共享，如图 2-8 所示 。

伪共享的产生是因为 多个变量被放入了一个缓存行中，并且多个线程 同时去写入缓存 行中不同的变量 。

 

那么 为何 多个变量会被放入 一个缓存行呢?

其实是 因为缓存与内存交换 数据 的单位就是缓存行 ， 当 CPU 要访问的变量没有在缓存中找到时，根据程序运行的局部性原理， 会把该变量所在内存中大小为缓存行的内存放入缓存行。

 

也就是地址连续的多个变量才有可能会被放到一个缓存行中。当创建数组时， 数组里面的多个元素就会被放入同一 个 缓存 行 。

实在正常情况下单线程访 问时将数组元素放入一个或者多个缓存 行对代码执行是有利的，因为数据都在缓存 中 ，代码执行会更快

 

如何避免伪共享

在 JDK 8 之前 一般都是通过字节填充的方 式来避免该问题，也就是创建 一个变量时使 用填充字段填充该变量所在的缓存行，这样就避免了将多个变量存放在同 一个缓存行中，

JDK 8提供了一个 sun.misc.Contended注解，用来解决伪共享问题。将上面代码修改 为如下。

 

    /** The current seed for a ThreadLocalRandom */
    @sun.misc.Contended("tlr")
    long threadLocalRandomSeed;
 
    /** Probe hash value; nonzero if threadLocalRandomSeed initialized */
    @sun.misc.Contended("tlr")
    int threadLocalRandomProbe;
 
    /** Secondary seed isolated from public ThreadLocalRandom sequence */
    @sun.misc.Contended("tlr")
    int threadLocalRandomSecondarySeed;

 

@Contended 注解只用于 Java 核心 类， 比如此包下的 类。

如果用户类路径下的类需要使用这个注解， 则 需要添加 NM 参数 :-XX:-RestrictContended。

填充的宽度默认为 128，要自定义宽度 则可以设 置 -XX:Con nd巳dPaddingWidth 参数。