各位同学,大家好。今天我们将深入探讨一个在高性能并发编程中至关重要,却又常常被忽视的性能陷阱——伪共享(False Sharing),以及如何通过一项直接而有效的技术——缓存行填充(Cache Line Padding),来彻底消除它。在现代多核CPU架构下,理解并掌握这项技术,对于构建高效、可伸缩的并发系统至关重要。 一、现代CPU架构与性能瓶颈 在进入正题之前,我们首先需要对现代CPU的内存访问模型有一个基本的认识。当今的计算机系统,CPU的速度与主内存(RAM)的速度之间存在着巨大的鸿沟。CPU执行指令的速度以纳秒计,而访问主内存则可能需要数十甚至数百纳秒。为了弥补这种速度差异,并提高数据访问效率,CPU引入了多级缓存(Cache)机制。 1. CPU缓存层次结构 典型的CPU缓存结构分为三级: L1 Cache (一级缓存):离CPU最近,速度最快,容量最小(通常几十KB),每个核心独享。通常又分为指令缓存(L1i)和数据缓存(L1d)。 L2 Cache (二级缓存):比L1慢,容量稍大(几百KB到几MB),通常每个核心独享或几个核心共享。 L3 Cache (三级缓存):比 …
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