January
26th,
2019
监听式缓存的缺陷
- 可拓展性差
- 原因：可拓展的多处理器使用NUMA（non-uniform memory access）共享内存，而监听式缓存依赖于缓存控制器之间的信息传播，因此保证较远的处理器有缓存一致性开销大。
- 一种解决方案：层次式监听缓存（hierarchical snooping）
- 容易实现
- 根节点成为性能瓶颈；相比于直连，有更大的延迟；不适合其他网络拓扑结构。
目录式缓存
基本目录结构
- 每个缓存行对应一个目录条目（directory entry）
- 每个目录条目包含：dirty-bit，P-presence-bits（处理器P是否含有该缓存行）
分布式目录
- home node：包含该缓存行的节点
- requesting node：请求该缓存行的节点
例子
1. 读丢失，dirty-bit=False
- requesting node将读丢失信号发送到home node
- home目录检查缓存行entry
- 直接读取，设置presence_i为true（表示处理器i也含有该缓存行）
- 直接读取，设置presence_i为true（表示处理器i也含有该缓存行）
2. 读丢失，dirty-bit=True
- dirty-bit=True，则最新版数据一定在其他处理器的缓存处
- home node告诉最新数据在哪个节点（owner node）
- requesting node从owner node请求数据
- owner node响应，改变缓存状态为shared（只读）
- owner node响应home node，home清理dirty-bit，更新presence bit，更新内存
3. 写丢失
存储开销
存储空间=节点数*缓存行数，存储开销与节点数成正比
方案一：层次化
- 节点间采用目录式
- 节点内采用监听式
方案二：限制目录条目长度
- 缓存行只在有限的处理器缓存中，因此目录条目只需包含有限个数。如1024处理器系统，目录条目只需包含100位。
- 目录条目溢出
- 使用broadcast（如果硬件支持）
- 禁止超过最大值的sharers
- 总结：大多数情况下很快，少数情况下产生溢出导致额外开销，但这情况不多见
方案三：稀疏目录
- 只对在缓存中的内存建立条目，条目以链表形式连接
- 优点：低存储开销
- 缺点：写的延迟与sharers数量成正比（信号以串行形式发送，原来是并行）
core i7 cpu
directory dimension：
- p=4
- m=L3缓存行数