Cache一致性与2种基本写策略(1)

(1) 一致性问题的产生——信息不对称导致的问题

现实生活中常常会出现因为沟通不畅而导致的扯皮，一方改了某些东西，又没有及时通知到另一方，导致两方掌握的信息不一致，这就是一致性问题。

多核处理器也有这样的问题，在下面这个简单的多核处理器示例中，内存中有一个数据x，它的值为3，它被缓存到Core 0和Core 1中，不过Core 0将x改为5，如果Core 1不知道x已经被修改了，还在使用旧的值，就会导致程序出错，这就是Cache的不一致。

Cache的不一致示例

(2) Cache一致性的底层操纵

为了保证Cache的一致性，处理器提供了2个保证Cache一致性的底层操作：Write invalidate和Write update。

Write invalidate(置无效)：当一个内核修改了一份数据，其他内核上如果有这份数据的拷贝，就置成无效(invalid)。

下面这个例子中，3个Core都使用了内存中的变量x，Core 0将它修改为5，其他Core就将自己对应的Cache line置成无效(invalid)。

Write invalidate示例

Write update(写更新)：当一个内核修改了一份数据，其他地方如果有这份数据的拷贝，就都更新到最新值。Write update示例如下：

Write update示例

Write invalidate和Write update比较：Write invalidate是一种很简单的方式，不需要更新数据，如果Core 1和Core 2以后不再使用变量x，这时候采用Write invalidate就非常有效。不过由于一个valid标志对应一个Cache line，将valid标志置成invalid后，这个Cache line中其他的本来有效的数据也不能被使用了。Write update策略会产生大量的数据更新操作，不过只用更新修改的数据，如果Core 1和Core 2会使用变量x，那么Write update就比较有效。由于Write invalidate简单，大多数处理器都使用Write invalidate策略。