一.总线锁定和缓存一致性 这是两个操作系统层面的概念.随着多核时代的到来,并发操作已经成了很正常的现象,操作系统必须要有一些机制和原语,以保证某些基本操作的原子性.首先处理器需要保证读一个字节或写一个字节是无条件原子的,不存在读/写了一半被中断的情况(那样就会产生乱七八糟的值),但这还不够,在并发环境下,为了满足多线程的一致性,还必须提供更大范围原子性的操作,比如Compare And Swap操作(见后面CAS章节).操作系统有两种保证操作原子性的机制:总线锁定和缓存一致性. 我们知道,CPU…

1, redis单线程为什么快 io多路复用技术 单线程避免多线程的频繁切换问题 memcache缺点 kv形式数据 没有持久化mongodb 海量数据的访问效率 mr的计算模型文档就是类似json的键值对形式的数据写操作MongoDB比传统数据库快的根本原因是Mongo使用的内存映射技术 - 写入数据时候只要在内存里完成就可以返回给应用程序,这样并发量自然就很高.而保存到硬体的操作则在后台异步完成读操作MongoDB快的原因是: 1)MongoDB的设计要求你常用的数据(working set…

m : modified e : exlusive s : shared i : invalid 四种状态的转换略过,现在讨论为什么有了这个协议,i++在多线程上还不是安全的. 两个cpu A B同时执行 i++ 的操作,假设i初始值为0 A 读入i ,缓存行状态为 e B读入i , 发现A有,那么设置为s,A里面也设置为s A cpu处理,i值加一等于一,但是只是在寄存器中,没写入缓存 此时状态还是S B cpu处理,i值加一等于一,同上,还是S A写入缓存,i 值为1 , 缓存行状态为M,此…

目录 1. 前言2 2. 结论2 3. volatile应用场景3 4. 内存屏障(Memory Barrier)4 5. setjmp和longjmp4 1) 结果1(非优化编译:g++ -g -o x x.cpp -O0) 5 2) 结果2(优化编译:g++ -g -o x x.cpp -O2) 6 6. 不同CPU架构的一致性模型6 7. x86-TSO7 8. C++标准库对内存顺的支持7 1) 头文件<stdatomic.h> 7 2) 头文件<atomic> 8 附1:…

一 cpu cache 1. cache的意义    为什么需要CPU cache?因为CPU的频率太快了,快到主存跟不上,这样在处理器时钟周期内,CPU常常需要等待主存,浪费资源.所以cache的出现,是为了缓解CPU和内存之间速度的不匹配问题(结构:cpu -> cache -> memory). CPU cache有什么意义?cache的容量远远小于主存,因此出现cache miss在所难免,既然cache不能包含CPU所需要的所有数据,那么cache的存在真的有意义吗?当然是有意义的—…

在目前主流的计算机中,cpu执行计算的主要流程如图所示: 数据加载的流程如下: 1.将程序和数据从硬盘加载到内存中 2.将程序和数据从内存加载到缓存中(目前多三级缓存,数据加载顺序:L3->L2->L1) 3.CPU将缓存中的数据加载到寄存器中,并进行运算 4.CPU会将数据刷新回缓存,并在一定的时间周期之后刷新回内存 缓存一致性协议发展背景现在的CPU基本都是多核CPU,服务器更是提供了多CPU的支持,而每个核心也都有自己独立的缓存,当多个核心同时操作多个线程对同一个数据进行更新时,如果核心…

基础知识回顾 下图给出了假想机的基本设计.中央处理单元(CPU)是进行算术和逻辑操作的部件,包含了有限数量的存储位置--寄存器(register),一个高频时钟.一个控制单元和一个算术逻辑单元. 时钟 (clock) 对 CPU 内部操作与系统其他组件进行同步. 控制单元 (control unit, CU) 协调参与机器指令执行的步骤序列. 算术逻辑单元 (arithmetic logic unit, ALU) 执行算术运算,如加法和减法,以及逻辑运算,如 AND(与).OR(或)和 NOT(…

前言 今天学习了Java内存模型第一课的视频,讲了硬件层面的知识,还是和大学时一样,醍醐灌顶.老师讲得太好了. Java内存模型,感觉以前学得比较抽象.很繁杂,抽象. 这次试着系统一点跟着2个老师学习一下. 学习Java内存模型目的: 1.高并发情况下,java内存模型是怎么提供支持的? 2.一个对象创建后,在内存中的布局? 为什么在聊JVM内存模型.happens-before.八大原子指令之前需要学习硬件层面的并发优化基础知识? 任何语言都是靠CPU执行它的指令来运行的.所以java虚拟机只…

什么是伪共享 计算机系统中为了解决主内存与CPU运行速度的差距,在CPU与主内存之间添加了一级或者多级高速缓冲存储器(Cache),这个Cache一般是集成到CPU内部的,所以也叫 CPU Cache,如下图是两级cache结构:    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的幂次数字节. 当 CPU 访问某一个变量时候,首先会去看 CPU Cache 内是否有该变量,如果有则直接从中获取,否者就…

概述 今天的笔记只是讲解一下MESI的概念和使用场景的介绍,MESI(Modified Exclusive Shared Or Invalid)也称为伊利诺斯协议,是一种广泛使用的支持协会策略的缓存一致性协议,这里的缓存一致性就是指CPU缓存的一致性.为了让读者明白其中的概念,我们先从CPU说起. CPU多核 现代的CPU比内存系统快很多,2006年的cpu可以在一纳秒之内执行10条指令,尤其是多CPU,CPU多核.我们先讲解一些基础概念: 多核CPU和多CPU的区别主要在于性能和成本.多核CP…