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[CPU及多核] 如何从 MESI 角度理解数据依赖屏障 [复制链接]

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未羊
日期:2013-12-16 12:45:4615-16赛季CBA联赛之青岛
日期:2016-04-11 19:17:4715-16赛季CBA联赛之广夏
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日期:2016-07-22 09:41:40
发表于 2013-01-24 18:20 |显示全部楼层
本帖最后由 zylthinking 于 2013-01-24 18:24 编辑

@塑料袋@tempname2@kouu

如下
数据依赖屏障用来确保cache的更新。
还是用LZ之前的例子:
CPU 0                                      CPU 1
b = 2;
wmb();
p = &b;                                     q = p;
                                                read_barrier_depends();
                                                d = *q;

如果没有数据依赖屏障,那么在CPU-0上发生的"b=2"和"p=&b"两个操作可能以相反的顺序被CPU-1所感知。那么CPU-1执行"d=*q"时,可能已经感知到"p=&b",于是取到b的值,但是"b=2"尚未感知到,实际得到的*q是b的旧值。

"b=2"和"p=&b"两个操作为什么可能以相反的顺序被CPU-1所感知呢? Documentation/memory-barriers.txt里面反复举了个例子,就是alpha机器可能使用多列cache,b和p可能存放在不同的cache列上。那么,可能由于各个cache列的繁忙程度不同,导致乱序。


如上, 我尝试从 MESI 角度, 发现理解不了;
在 CPU 0 上, wmb 保证 b = 2 定然在 p = &b 之前完成, 我对完成的理解是相应的值更新到 CPU 0 本地缓存;

那么, 由于数据依赖, 那么就算不存在 read_barrier_depends CPU 1 也同样必须先读 p 然后读 *q;  
在 MESI 角度, 我的理解是 q = p 发生的事件为 CPU 1 发出 MESI read 消息,  CPU 0 回应之; 而后 CPU 1 再次对 *p 发出 MESI 消息, CPU 0 再次相应; 由于 wmb 保证 b = 2 定然在  p = &b 前完成, 那么 CPU 0 如果回应了 p = &b 的执行结果, 没道理无法回应 b = 2 的执行结果;

但, 很显然这个理解肯定是错误的; 请大家指教

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戌狗
日期:2013-08-15 18:22:43技术图书徽章
日期:2013-08-21 13:48:45巨蟹座
日期:2013-09-26 17:06:39处女座
日期:2013-12-25 11:26:10
发表于 2013-01-25 12:09 |显示全部楼层
我很是怀疑学这些东西有没有用,好久不看这些了,不过既然说起这些,就勉为作答:

“在 CPU 0 上, wmb 保证 b = 2 定然在 p = &b 之前完成, 我对完成的理解是相应的值更新到 CPU 0 本地缓存”
   
问题就在上边这句话里。

这个wmb的含义是:CPU1~N都是先收到invalidate b的请求,再收到invalidate p的请求,创造了若能感知到p,则必能感知到b的先决条件。
CPU收到invalidate的请求后,并不是马上作废相应的cache line,而是将这个invalidate请求挂入一个queue,然后就回应invalidate的应答。

故在CPU1~N的queue中,都是先挂入invalidate b的request,再挂入invalidate p的request。

1)若这个queue中的各个请求永不重排序,则CPU1~N若真正执行了invalidate p的request,则必已真正执行了invalidate b的request. 这时CPU1~N不需要rmb。这个是最简单的模型,仅仅是一些文档上的模型。

2)若这个queue中的各个请求可以一定程度重排序,这个一定程度指的是invalidate request和read reply都挂在一个queue中,可以重排序各invalidate request,但应将read reply视做边界。即:
reply1,invalidate1,invalidate2,reply2可以重拍序为
reply1,invalidate2,invalidate1,reply2,但绝不能重排序为
invalidate1,reply1,invalidate2,reply2。
这样的话,CPU1~N即使将invalidate p的request重排序在了invalidate b的request前边,但read p的reply也在invalidate b的request后边, 必然是先真正执行了invalidate b的request,然后才能读到p。这时CPU1~N不需要rmb,这个不仅仅是模型,而是很多实际情况如此。

3)若不止一个queue,而是alpha那种多个queue的,则根本没办法做到一定程度的重排序。多个queue之间各个请求和replay的先后,完全没法判断。这时只能:
CPU0创造先决条件,通过wmb,先发完invalidate b的request,再发出去invalidate p的request.
CPU1相应的,收到read p的reply后,通过rmb,强制的真正执行queue中所有invalidate request。

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戌狗
日期:2013-08-15 18:22:43技术图书徽章
日期:2013-08-21 13:48:45巨蟹座
日期:2013-09-26 17:06:39处女座
日期:2013-12-25 11:26:10
发表于 2013-01-25 12:17 |显示全部楼层
ARMv7的dmb这条指令,弄明白很不容易,实为体系结构之精要。

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天秤座
日期:2013-10-18 13:58:33金牛座
日期:2013-11-28 16:17:01辰龙
日期:2014-01-14 09:54:32戌狗
日期:2014-01-24 09:23:27
发表于 2013-01-25 12:44 |显示全部楼层
二楼必须精啊。

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未羊
日期:2013-12-16 12:45:4615-16赛季CBA联赛之青岛
日期:2016-04-11 19:17:4715-16赛季CBA联赛之广夏
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日期:2016-07-22 09:41:40
发表于 2013-01-25 12:47 |显示全部楼层
塑料袋 发表于 2013-01-25 12:09
我很是怀疑学这些东西有没有用,好久不看这些了,不过既然说起这些,就勉为作答:

“在 CPU 0 上, wmb  ...


谢谢, 这样我就明白了;
这些东西其实我知道没什么用, 尤其对我这样一个只在 userspace 讨生活的人; 只是为了理解一些东西, 长长见识。
要说实际有用, 我真的没有发现什么是真正有用的, 似乎技术本身已经不能成为收入的一个基础了, 周围 bug 乱出, 代码写的不可维护的, 工资真的不见的比你低
相反, 真的想 靠实力吃饭的, 混的跟个瘪三一样; 我他娘的一直被排挤, 但也是无可奈何

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戌狗
日期:2013-08-15 18:22:43技术图书徽章
日期:2013-08-21 13:48:45巨蟹座
日期:2013-09-26 17:06:39处女座
日期:2013-12-25 11:26:10
发表于 2013-01-25 13:12 |显示全部楼层
只因咱实力还不够强,所以才“想靠实力吃饭的, 混的跟个瘪三一样”。

我现在想通了,搞kernel不行。要搞难的,搞复杂的,只要数学整到一定程度,相信就有实力了。

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丑牛
日期:2013-10-18 14:43:21技术图书徽章
日期:2013-11-03 09:58:03辰龙
日期:2014-01-15 22:57:50午马
日期:2014-09-15 07:04:39丑牛
日期:2014-10-16 14:25:222015年亚洲杯之伊朗
日期:2015-03-16 10:24:352015亚冠之城南
日期:2015-05-31 09:52:32
发表于 2013-01-25 13:53 |显示全部楼层
现在都靠搞关系。。。

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寅虎
日期:2013-12-04 20:37:4915-16赛季CBA联赛之广东
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发表于 2013-01-26 18:48 |显示全部楼层
zylthinking 发表于 2013-01-25 12:47
似乎技术本身已经不能成为收入的一个基础了, 周围 bug 乱出, 代码写的不可维护的, 工资真的不见的比你低
相反, ...


同事上个月离职,留下的部分代码由我维护。{:3_197:}

哭都哭不出来,人家还是8年工作经验。{:3_188:}

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寅虎
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发表于 2013-01-26 19:03 |显示全部楼层
塑料袋 发表于 2013-01-25 12:09
我很是怀疑学这些东西有没有用,好久不看这些了,不过既然说起这些,就勉为作答:

“在 CPU 0 上, wmb  ...


袋神这境界可以去华山论剑了。{:3_187:}

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寅虎
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日期:2017-09-25 23:37:46
发表于 2013-01-26 19:39 |显示全部楼层
回复 6# 塑料袋

袋神能不能提点一下。

数学牛叉了,除了在你擅长的图像处理,和现在炒得正火的大数据。还有别的什么领域也可以一展身手的?{:3_195:}
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