17

Может ли когерентность кэша повлиять на работу многопоточного Java-приложения? Или все проблемы решает виртуальная машина?

В каких случаях один и тот же многопоточный код будет работать по-разному в зависимости от кэш-памяти?

1

2 ответа 2

7

По идее для объектов, отмеченных volatile когерентность должна обеспечиваться независимо от аппаратной поддержки когерентности кэшей.

У большинства современных (SMP) компьютеров обеспечение когерентности кэша встроено в конструкцию. Этого нет (насколько мне известно) у HPC (high performance computing) кластеров. Знаю, что в реализации JVM для них обещают Truly portable threads and synchronization model.

Вообще же, проблемы с параллельными потоками всегда на совести программиста.

2

В общем случае, JVM и проблема cache coherence - это 2 совершенно разных уровня взаимодействия с железом компьютера. Проблема cache coherence всегда решается на уровне процессора, в 99% случаев это происходит аппаратно (в архитектуре Intel, насколько мне известно, для этого используются протоколоы MESIF и MOESI.).


Единственное, на что реально может влиять cache coherence - это на производительность приложения (например, как влияют промахи кэша).

Теория подсказывает, что ситуация, которой стоит избегать - это помещение нескольких переменных в строку кэша и постоянные чтения-записи между ними. Очевидно, что это плохо, т.к накладные затраты на синхронизацию кэшей будут немаленькими (разумеется, в случае, если это как-либо не соптимизится).

Практика же подсказывает, что в Java выиграть на этом вряд ли удастся.

Три уровня JVM (код - байт-код - оптимизирующий в native код runtime) слабо подразумевают оптимизации такого рода. Если бы речь шла о C++, то еще можно было бы что-нибудь придумать, а здесь, предполагаю, что это практически невозможно, если, разумеется, не использовать JNI.

6
  • 1
    "Единственное, на что реально может влиять cache coherence - это на производительность приложения" - абсолютно не согласен. Когерентность кэша влияет на семантику доступа к значениям переменных в памяти. Если один поток изменил переменную, то в случае когерентного кэша и volatile (отключает оптимизацию доступа к переменной, например помещение ее промежуточных значений в регистр) поток уверен, что это изменение доступно всем другим потокам.
    – avp
    25 окт 2011 в 20:55
  • @avp Если на секунду отвечься от volatile и, вообще, синтаксического сахара языков, то я, например, представляю себе все так - у любого многоядерного десктопного процессора (это просто пример, разумеется) на каждое ядро приходится своя кэш-память. Пусть у нас есть фрагмент программы, который выполняется на нескольких ядрах, и получилось так, что какие-то данные угодили в строчку кэша сразу двух ядер, то некоторые операции чтения-записи должны быть синхронизированы в двух кэшах. Как я полагаю, в 99% современных неоднопроцессорных систем, эта проблема решена аппаратно и давным давно. 25 окт 2011 в 21:19
  • @avp Далее, возникает вопрос - как с этим бороться с практической точки зрения в Java. Я предполагаю, что никак, т.к вещи вроде [1][таких] в Jav'e без JNI невозможны. [1]: software.intel.com/en-us/articles/… 25 окт 2011 в 21:24
  • @avp Если я где-то ошибся в толковании понятия, в терминах, или в сути процесса, то поправьте меня, пожалуйста, т.к все это достаточно интересно. 25 окт 2011 в 21:25
  • 2
    Вы говорите о современных десктопах и здесь все рассуждения правильные т.к. проблемы кэш-когерентности для них не существует. Она решена. Речь идет о кластерах, состоящих из SMP узлов. В каждом узле кэши когерентны, но в целом по всей системе нет. В таких системах возникнет проблема запуска потоков, имеющих общие переменные (в том числе для синхронизации) на разных узлах кластера.
    – avp
    25 окт 2011 в 21:36

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.