作为技术人员最近总是到处沾花惹草,缺乏技术上的专注,很是不对的。

最近一直在忙于鲲鹏930的锁的性能调优,那就顺带分享一下关于锁的一些姿势吧。

锁这个东西在软件上应用是非常广泛的,涉及到资源共享时,很多时候都依赖于调用硬件提供的锁指令来锁定资源的占用,所以锁的性能是系统scale时的一个重要影响维度。

我下面截图的一些东西都是我写的,主要是不想再写一遍所以截图了,但内容本身都是general的姿势以及本来就希望推广的生态本身,并不涉及什么公司或芯片的秘密。




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没有人比我更懂锁的硬件实现了。


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锁的行为在于读改写的原子性,而是否对读数据进行条件判断则再引入了一个变化量。

然后,作为ARM处理器架构师,遇到的最大困难就是ARM架构又引入一层变量。


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exclusive操作是ARM架构的一个经典杰作,它的投机机制在ARM的主战场,包括IOT、mobile等小型系统里面,有非常杰出的表现。

但可惜,ARM要做server,做更大的系统,此时exclusive每次都要把数据读取到L1 cache导致的数据频繁搬运就成为了性能的累赘。


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atomic我记得是在ARMv8.2定义的,软件能够快速地用起来嘛,答案是不能。


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再其次,即使在某些地方能,也让我这种直肠子的硬件人员非常蛋疼。


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CAS(atomic compare)本身就的语意就包含了写-判-改-读,四重意义了,只是顺序上和原子语意不一致,为啥程序员还要读一次? 明明atomic已经让计算发生在冲突的memory层次上了,为啥要再读到L1 cache ?


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看到楼上这样的atomic抢锁代码的时候,真的,我是崩溃的。

只能自我安慰一下,美女程序员写的代码都是对的✧ (ˊωˋ*) ✧


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综上。ARM多核处理器锁的性能需要软件的生态同步调优才能优化好(还有很多硬件优化的策略就不能讲了)。

1、软件的同学需要同步解决内核、libc、用户态调用等三个维度的问题,让exclusive操作都切换到atomic。

2、规范atomic抢锁代码写法,甚至用脚本对二进制作检查替换,保证抢锁用CAS(atomic compare)指令不额外加读,释放锁用atomic store或者直接用write而不用CAS。

3、抢锁失败时用delay_n暂缓下一次的抢锁避免抢锁风暴,类似x86的pause指令。

4、用timeout WFE替代spin N-time动作,WFE结束时转mutex。