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优化屏障和内存屏障

优化屏障 (Optimization Barrier)

编译器编译源代码时,会将源代码进行优化,将源代码的指令进行重排序,以适合于CPU的并行执行。然而,内核同步必须避免指令重新排序,优化屏障(Optimization barrier)避免编译器的重排序优化操作,保证编译程序时在优化屏障之前的指令不会在优化屏障之后执行。

Linux用宏barrier实现优化屏障,gcc编译器的优化屏障宏定义列出如下(在include/linux/compiler-gcc.h中): 

#define barrier() __asm__ __volatile__("": : :"memory")

上述定义中,“__asm__”表示插入了汇编语言程序,“__volatile__”表示阻止编译器对该值进行优化,确保变量使用了用户定义的精确地址,而不是装有同一信息的一些别名。“memory”表示指令修改了内存单元。

内存屏障 (Memory Barrier)

软件可通过读写屏障强制内存访问次序。读写屏障像一堵墙,所有在设置读写屏障之前发起的内存访问,必须先于在设置屏障之后发起的内存访问之前完成,确保内存访问按程序的顺序完成。

读写屏障通过处理器构架的特殊指令mfence(内存屏障)、lfence(读屏障)和sfence(写屏障)完成,见《x86-64构架规范》一章。另外,在x86-64处理器中,对硬件进行操作的汇编语言指令是“串行的”,也具有内存屏障的作用,如:对I/O端口进行操作的所有指令、带lock前缀的指令以及写控制寄存器、系统寄存器或调试寄存器的所有指令(如:cli和sti)。

Linux内核提供的内存屏障API函数说明如表2。内存屏障可用于多处理器和单处理器系统,如果仅用于多处理器系统,就使用smp_xxx函数,在单处理器系统上,它们什么都不要。

posted on 2012-06-25 12:05 Daniel 阅读(559) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: CoreJava

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