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85、采用写缓冲器和无效队列优化MESI协议的实现性能

硬件级别的原理

MESI协议如果每次写数据的时候都要发送invalidate消息等待所有处理器返回ack,然后获取独占锁后才能写数据,那可能就会导致性能很差了,因为这个对共享变量的写操作,实际上在硬件级别变成串行的了

所以为了解决这个问题,硬件层面引入了写缓冲器和无效队列

写缓冲器的作用是,一个处理器写数据的时候,直接把数据写入缓冲器,同时发送invalidate消息,然后就认为写操作完成了,接着就干别的事儿了,不会阻塞在这里。接着这个处理器如果之后收到其他处理器的ack消息之后

才会把写缓冲器中的写结果拿出来,通过对cache entry设置为E加独占锁,同时修改数据,然后设置为M

其实写缓冲器的作用,就是处理器写数据的时候直接写入缓冲器,不需要同步阻塞等待其他处理器的invalidate ack返回,这就大大提升了硬件层面的执行效率了

包括查询数据的时候,会先从写缓冲器里查,因为有可能刚修改的值在这里,然后才会从高速缓存里查,这个就是存储转发

引入无效队列,就是说其他处理器在接收到了invalidate消息之后,不需要立马过期本地缓存,直接把消息放入无效队列,就返回ack给那个写处理器了,这就进一步加速了性能,然后之后从无效队列里取出来消息,过期本地缓存即可

通过引入写缓冲器和无效队列,一个处理器要写数据的话,这个性能其实很高的,他直接写数据到写缓冲器,发送一个validate消息出去,就立马返回,执行别的操作了;其他处理器收到invalidate消息之后直接放入无效队列,立马就返回invalidate ack