多线程伪共享FalseSharing

1. 伪共享产生：

在SMP架构的系统中，每个CPU核心都有自己的cache，当多个线程在不同的核心上，并且某线程修改了在同一个cache line中的数据时，由于cache一致性原则，其他核心cache中相同cache line会失效，从而产生cache miss，并重新从内存中读入数据到cache line，显然，这样多核心并没有实现真正的共享，称之为伪共享。

如下图：cpu0，cpu1中的Thread0和Thread1访问统一cache line中的不同数据，此时如果Thread1修改了cache line中块1的数据，则cpu0中的cache line同样也会失效，这时当Thread0读取cache line中的块0的数据时，就会产生cache miss，并更新cache line；

2.  测试：

1. 查看cacheline对齐字节数；

cat /proc/cpuinfo

cache_alignment    : 64

2. 测试代码：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

#define CACHE_LINE 64

struct num {
    //使用attribute设置cacheline对齐
    int number __attribute__ ((aligned(CACHE_LINE)));
    //或者使用padding对cacheline进行补齐
    //char padding[CACHE_LINE-sizeof(int)];
};

struct num arr_num[2];

void *thread0(void *params)
{
    arr_num[0].number = 0;

    for (unsigned int i = 0; i < (unsigned int)-1; i++) {
        arr_num[0].number++;
    }
}

void *thread1(void *params)
{
    arr_num[1].number = 0;

    for (unsigned int i = 0; i < (unsigned int)-1; i++) {
        arr_num[1].number++;
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid[2];

    pthread_create(&tid[0], NULL, thread0, NULL);
    pthread_create(&tid[1], NULL, thread1, NULL);

    pthread_join(tid[0], NULL);
    pthread_join(tid[1], NULL);

    return 0;
}

测试结果对比：

不使用cacheline对齐或者补齐

wanpengcoderMac-mini:~ Alex$ time ./false_sharing

real    0m34.645s
user    1m8.875s
sys    0m0.079s

使用cacheline对齐或者补齐

wanpengcoderMac-mini:~ Alex$ time ./false_sharing

real    0m10.193s
user    0m20.236s
sys    0m0.026s