Verbessern Hardware-Speicherbarrieren die Latenz der atomaren Betriebssichtbarkeit in Producer-Consumer-Warteschlangen?

Hardware-Speicherbarrieren und Sichtbarkeit atomarer Operationen

Einführung:

Führt die Platzierung von durch Hardware-Speicherbarrieren in einer Producer-Consumer-Warteschlange bieten Vorteile hinsichtlich der Sichtbarkeitslatenz? Diese Frage befasst sich mit den potenziellen Vorteilen der Einführung dieser Barrieren und bewertet deren Auswirkungen auf Latenz und Durchsatz.

Speicherbarrieren und C-Speichermodell:

Das C-Speichermodell gewährleistet Konsistenz in die Ausführung atomarer Operationen. Zur Durchsetzung dieser Garantien ist es jedoch auf Hardwaremechanismen angewiesen. Speicherbarrieren werden eingesetzt, um den Zugriff auf den gemeinsam genutzten Speicher zu verwalten und zu verhindern, dass Lese- und Schreibvorgänge im Speicher außerhalb der Reihenfolge erfolgen.

Verbessert eine Speicherbarriere die Sichtbarkeitslatenz?

Im Im Kontext einer Producer-Consumer-Warteschlange wird es im Allgemeinen nicht als vorteilhaft angesehen, zusätzliche Speicherbarrieren zu verwenden, die über die vom C-Speichermodell erforderlichen hinausgehen. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Hardware die Sichtbarkeit atomarer Operationen bereits effizient handhabt. Barrieren führen zu einer Verzögerung und verringern möglicherweise den Durchsatz, ohne dass die Latenz entsprechend erhöht wird.

Latenz mit und ohne Barrieren:

Die beim Zugriff auf atomare Operationen ohne Barrieren auftretende Latenz kann variieren Abhängig von der Hardware-Architektur. Auf x86 gibt es keine inhärente Latenz, die durch das Fehlen von Barrieren entsteht. In ähnlicher Weise werden die Barrieren auf ARM als leichte Vorgänge implementiert, die nur minimale Auswirkungen auf die Latenz haben.

Ausnahme: x86-Serverplattformen

Auf x86-Serverplattformen ist dies in bestimmten Szenarien möglich Profitieren Sie von einer stärkeren Speicherordnung, z. B. der Verwendung von „mfence“- oder „lock add“-Anweisungen. Diese Optimierungen sollten jedoch erst angewendet werden, nachdem gründliche Tests ihre Notwendigkeit bestätigt haben.

Schlussfolgerung:

Im Allgemeinen reicht das Hinzufügen unnötiger Speicherbarrieren zu einer Producer-Consumer-Warteschlange aus bieten keine nennenswerten Latenzvorteile. Die Hardware verwaltet die Sichtbarkeit atomarer Operationen bereits effektiv. Nur in bestimmten Szenarien, beispielsweise auf High-End-Serverplattformen, könnte eine stärkere Speicherreihenfolge die Leistung verbessern. Der blinde Einsatz von Barrieren kann oft zu einem verringerten Durchsatz führen, ohne dass die Latenz entsprechend verringert wird.

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