内存屏障和CPU缓存

CPU缓存

CPU高速缓存类型有一级缓存，二级缓存，三级缓存。
在读取数据时会先从一级缓存查找，再找二级缓存，再找三级缓存，然后是内存，最后是外存储器。读写数据时为了保证数据一致性，各大cpu厂商定义的一套公共协议-MESI协议，从而保证数据最终一致性

MESI协议
修改态， 专有态，共享态，无效态，

• CPU性能优化手段-运行时指令重排序
  为了提高CPU处理新能，CPU遵循as-if-serial语义，可能将后面的命令优先执行

as-if-serial语义
编译器和处理器为了提高并行度，不管怎么重新排序，单线程内程序的执行结果不能被改变

内存屏障 多核多线程

1. 缓存的数据与主内存的数据并不是实时同步的，同一时间点，各CPU所看到同一内存地址的数据值可能不是一致的
2. 虽然遵循了as-if-serial语义，但只针对单CPU自己执行情况下，无法分辨因果关联，可能会出现乱序

处理器为了解决以上两个问题，提供了内存屏障指令Memory Barrier

• 读内存屏障（Load Menory Barrier）
  在指令钱插入Load Barrier 让高速缓存的数据失效，强制从主内存加载数据，从而保证读取数据保存一致性

• 写内存屏障（Store Menory Barrier）
  在指令后插入Store Barrie 能让数据写入主内存中，让其他线程可见。