发布时间:2024-07-01 10:24:50
False sharing是指在多线程环境下，由于共享变量被不同的线程放在不同的缓存行中，导致这些缓存行经常互相失效，从而影响性能。在golang中，由于其天生支持并发编程，也可能遇到false sharing的问题。本文将介绍false sharing的概念以及如何在golang中避免这个问题。
在理解false sharing之前，先来了解一下缓存行的概念。在计算机中，最小的数据单位是字节（Byte），而缓存是以缓存行（Cache Line）为单位进行读写操作的。一般情况下，一个缓存行的大小是64字节。当一个线程访问某个缓存行时，该缓存行会被加载到线程的本地缓存中，如果其他线程也访问同一个缓存行，那么这些线程的本地缓存中就会存有该缓存行的副本。
False sharing的问题就出现在这里。当多个线程访问不同的共享变量，而这些共享变量恰好被放在同一个缓存行中时，这些线程会频繁地互相失效彼此的本地缓存，从而导致性能下降。这是因为当一个线程修改了共享变量所在的缓存行，其他线程的本地缓存就会失效，需要重新从主内存中加载该缓存行。
为了避免false sharing问题，有几种常用的方法：
内存对齐是指将数据存储在地址开始于其对齐要求的地址上。在golang中，使用runtime.MemAlign函数可以为变量进行内存对齐操作。
对于结构体变量而言，可以使用unsafe.Alignof函数获取它的对齐要求。然后，再使用runtime.MemAlign函数为该结构体变量分配内存并进行对齐操作。
另一种常用的避免false sharing的方法是填充空间。当共享变量之间的距离小于一个缓存行的大小时，可以在它们之间填充一些无用的变量，使得它们被分开存放在不同的缓存行中。
字节对齐是指将数据按照缓存行的大小进行对齐。在golang中，可以使用unsafe.Alignof函数获取某个变量的对齐要求，然后再使用uintptr类型将该变量地址进行向上舍入操作。
通过字节对齐操作，可以保证不同共享变量所在的缓存行之间有足够的空间，从而避免了false sharing问题。
总之，false sharing问题会导致程序性能下降，但在golang中我们可以采取一些措施来避免这个问题。通过对变量进行内存对齐、填充空间以及使用字节对齐等操作，可以有效地避免false sharing的发生，提升程序的并发性能。