MESI 协议
概念
MESI 协议是高速缓存一致性协议,是为了解决多 cpu 、并发环境下,多个 cpu 缓存不一致问题而提出的协议。
协议规定,缓存行在任何时刻一定处于四个状态之一:
- Modified: 缓存行已经被修改,但是没有被写回主存;
- Exclusive: 缓存行与主存相同,并且是主存的唯一拷贝;
- Shared: 和主存系统,可能也存在于其他的缓存中,并不是主存的唯一拷贝;
- Invalid: 缓存行无效
特点
MESI 是一种基于回写(write-back)、缓存无效化(invalidate)的协议。
回写:本地修改并不会立即同步到主存,而是等到出现 dirty 数据被交换出来时才同步;
缓存无效:一旦某个cpu 发生了本地写,会广播一个 “invalid message”,其它cpu 会将本地缓存重置为无效。
问题
在某个 cpu 发生本地写事件后,需要通过总线发送 invalid message, 等到其他的cpu 回复完成 invalid 各自的本地缓存后,这个cpu 才能真正地修改缓存然后继续向下执行,这个过程是同步阻塞的,也被成为缓存锁。这样做的好处是保证了缓存间的强一致性。
优化起来,就是通过缓存、队列来实现异步,提高了效率,但是牺牲了强一致性。
同时 invalid queue 和 store buffer 有溢出的风险。
这个时候如果确实需要强一致性怎么办呢?大家思考一下,下篇文章会给出答案!
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