如何检测会降低性能的虚假共享？答案

【问题标题】：How can I detect false sharing slowing down performance?如何检测会降低性能的虚假共享？
【发布时间】：2014-10-16 12:25:01
【问题描述】：

我正在调整一个高性能的多线程应用程序，我怀疑错误共享可能是导致性能不佳的原因。我如何验证是否是这种情况？

我正在使用 gcc 4.82 在 Ubuntu 12.04 上运行 C++。

【问题讨论】：

这些信息远不足以为您提供任何有用的信息。
去掉虚假分享，看看性能有没有提升。
@molbdnilo 我怀疑它正在发生，但我不确定它是否是。我正在寻找一种明确的方式来表示“是的错误共享正在发生”，然后我可以将其删除并查看性能是否有所提高。
stackoverflow.com/questions/7079950/…
虚假共享只是缓存性能不佳的一种特定方式。所以我建议this question，尤其是perf 来检查缓存未命中。使用perf stat -e cache-misses 运行维基百科错误共享示例：使用 OpenMP，129515 缓存未命中。没有 OpenMP（串行）：1551 次缓存未命中。显然有一些与线程相关的缓存问题。

【解决方案1】：

我将发布一些我刚刚从 C++ Concurrency in Action 中了解到的内容。

测试虚假共享的一种方法是在数据元素之间添加巨大的填充块，这些填充块可以被不同的线程同时访问。

struct protected_data
{
   std::mutex m;
   char padding[65536];
   my_data data_to_protect; 
};

如果这提高了性能，那么您就知道虚假共享是个问题。

【讨论】：

填充确实有很大帮助，尽管 64k 可能过多。请参阅stackoverflow.com/questions/8620303/… 并访问已接受答案中链接的文章。此外，您可以使用 aligned 类型属性 available on gcc 而不是手动添加填充

【解决方案2】：

这个问题的答案与“我如何知道 X 是否正在减慢我的程序速度？”这样的任何其他性能问题几乎相同。或“你会更快”，答案是你打破你的分析器并分析它。

对于这个特定的示例，您可能会对访问内存的指令是否花费了异常多的时间感兴趣。此外，如果您使用 CPU 供应商的分析器（适用于 AMD 的 CODEXL 或适用于 Intel 的 VTune Pro），那么您可以按缓存未命中进行分析，并查看哪些代码和指令行正在刷新您的缓存行。

【讨论】：