linux内核中内存屏障的用途

Question

Robert Love说："set_task_state ( task，state)将给定的任务设置为给定的状态。如果适用，它还提供了一个内存屏障，以便在其他处理器上强制排序(这只在SMP系统上是需要的)，否则它等同于task->state = state

我的问题是:内存屏障如何在其他处理器上强制排序？

罗伯特洛夫这样说是什么意思--为什么这是必需的？他可能在说的这个顺序是什么？他是在说这里的调度队列吗？

如果是这样，SMP中的每个处理器是否都有不同的调度队列？我很困惑

Answer 1

为了挤出额外的性能，您的CPU执行Out of Order Execution，它可以以不同于代码中给定的顺序运行操作。优化编译器可以改变操作的顺序，使代码更快。编译器编写者/内核类型必须注意不要改变期望(或者至少符合规范，这样他们就可以说你的期望是不正确的)

下面是一个例子

1: CPU1: task->state = someModifiedStuff
2: CPU1: changed = 1;
3: CPU2: if (changed)
4: CPU2:  ...

如果我们没有设置状态的障碍，我们可以重新排序1和2。因为两者都不引用另一个，所以单线程实现不会看到任何差异。但是，在SMP情况下，我们重新排序1和2行3可以看到更改，但不会看到状态更改。例如，如果CPU1运行第2行(而不是第1行)，然后CPU2运行第3行和第4行，则CPU2将以旧状态运行，如果它随后清除了change，则CPU1刚才所做的更改将丢失。

障碍告诉系统，在某个点上，在1和2之间，它必须使事情保持一致，然后才能继续。

在“记忆屏障”上搜索一下，你会找到一些不错的帖子：Memory Barriers Are Like Source Control Operations

Answer 2

内存屏障是必需的，因为当前的CPU执行大量无序执行:它们一次加载许多指令，并以不确定的顺序执行它们，如果它们之间没有依赖关系的话。

为了避免由于编译器优化而导致的重新排序，volatile关键字就足够了(这里指的是C++ )。因此，同步原语(例如lock)是通过正确使用volatile和某种汇编fence指令来实现的(它们有很多，或多或少很强大:参见http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-architectures-optimization-manual.html中的7.5.5节)

你知道锁是什么吗？

x = 0;

thread 1:                           thread 2:

a.lock();                           a.lock();
x++;                                x++;
a.unlock();                         a.unlock();

x将导致正确的2。现在假设在这两个线程的指令的执行顺序中没有保证。如果执行的指令是(a和x是独立的，所以如果lock()没有正确地实现内存屏障，那么将允许无序执行)：

x = 0;

thread 1:                           thread 2:

x++;                                x++;
a.lock();                           a.lock();
a.unlock();                         a.unlock();

x可能会导致等于2或1。