[发明专利]缓解假共享问题的编译器支持方法

说明书

本发明公开一种缓解假共享问题的编译器支持方法，包括以下步骤：S1、用户在程序中，对多线程Cache之间可能存在假共享的变量声明分别使用__attribute__((cacheline))接口；S2、编译器将声明树节点的基类tree_decl_common结构体中的标志位cacheline置为1，将align设置为Cache Line大小，并将tree_decl_common的基类tree_base结构体中的user_align置为1。本发明解决了某些Cache结构不保证横向一致性带来的假共享问题。

技术领域

本发明涉及一种缓解假共享问题的编译器支持方法，属于高性能计算技术领域。

背景技术

计算机系统中为了解决主存与CPU运行速度的差距，在CPU与主存之间添加了一级或者多级高速缓冲存储器（Cache），Cache Line 是Cache与主存之间传输数据的最小单元。当一个Cache Line被从主存里拷入Cache里，Cache会在Cache里为该Cache Line创建一个条目，这个条目既包含了内存数据，又包含了这行数据在内存中的位置信息。

Cache行是CPU缓存的基本单位，当我们访问一个数据时，其所在的整个Cache行都会被缓存进Cache。在多核或众核芯片中，每个核可能都有自己的Cache，因此同一个变量或者同一个Cache行的变量可能存在于多个Cache中。在多个线程修改自己的变量时，表面上是不同的变量，但是实际上却处于同一个Cache行，若Cache不保证一致性就会带来假共享问题。

在多核多线程并发场景下，多线程要操作的不同变量处于同一个Cache行，就会出现假共享问题。当某个线程修改缓存中的数据并写回主存后，其他线程将自己Cache写回主存时候就要保证只有自己确实修改过的才写回，以避免新数据覆盖旧数据，一定程度降低程序效率。

GCC提供了__cacheline_aligned，但是该接口仅进行了首地址的Cache行对界，使用了此接口的变量还是有可能与普通变量处于同一个Cache行，导致假共享。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓解假共享问题的编译器支持方法，解决某些Cache结构不保证横向一致性带来的假共享问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种缓解假共享问题的编译器支持方法，包括以下步骤：

基于配置的__attribute__((cacheline))接口，该__attribute__((cacheline))接口用于可能存在假共享的变量；

包括以下步骤：

S1、用户在程序中，对多线程Cache之间可能存在假共享的变量声明分别使用__attribute__((cacheline))接口；

S2、编译器将声明树节点的基类tree_decl_common结构体中的标志位cacheline置为1，将align设置为Cache Line大小，并将tree_decl_common的基类tree_base结构体中的user_align置为1；

S3、编译器在生成变量的汇编码时，对tree_decl_common.cacheline标志进行判定，若该标志为0，则跳过，若为1，则将变量的size进行向上取整到Cache Line的倍数；

S4、最后生成目标码时，依据变量的size大小分配空间，依据align大小分配地址，使得使用该接口的变量分别处于不同Cache Line；

S5、将Cache中的数据写回主存时，整行写回。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明设计一个__attribute__((cacheline))用户接口，可分别用于不同的数据声明，在编译器生成变量汇编码的时候，对其起始位置Cache行对界，并对数据进行垫塞，增大间隔，使其处于不同的Cache行，减少可能存在的假共享问题，提升主存写回效率。