cctg: False Sharing 偽共享

2017/3/13

False Sharing 偽共享

在 multicore 的 CPU 電腦中，為了在多核心的狀況下，讓程式跑得更快，會把資料放在 cache 中，在 cache system 裡面儲存的記憶體的基本單位稱為 cache lines，通常 cache line 都是 2 的指數次方，也就是 32 ~ 256 bytes，最常見的 cache line size 為 64 bytes。

false sharing 發生在多核心執行不同的 threads 時，不同的thread修改到存在同一個 cache line 裡面不同的變數，因為頻繁地發生 cache invalidate，因此造成在多核心的狀況下，反而削弱了程式的效能。

為了避免這個問題，解決方式就是不要讓兩個以上的 threads 寫入同一個變數，或是 cache line。

這個圖片說明了 false sharing 發生的狀況，core 1 想要更新 X，core 2 想要更新 Y，但 X 與 Y 存放在同一個 cache line 中，每一個 thread 都需要競爭 cache line 的使用權，去更新變數的內容，當 core 1 取得 cache line 使用權，就會造成 core 2 的 cache invalidated，多次來來回回之後，影響了效能。

False Sharing

False Sharing-上面那篇的翻譯

提供了一個 java 的範例，文章中刻意製造了多個 threads，並實際計算在 multicore 的狀況下，耗費的時間，使用了連續七個沒有使用到的 long 變數，利用這個方法來避免讓多個 VolatileLong 放在同一個 cache line 裡面。

What is @Contended and False Sharing ?

The end for false sharing in Java?

Java 8 根據上面的方式，提供了一個新的 annotation @Contended，他可以用在兩個連續的變數之間，經過 compiler 自動加上 padding variables，用以避免這兩個變數被配置在同一個 cache line。