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指令重排与内存屏障

As-If-Serial 先看一个指令重排例子: 源代码如下: Int a = 1; Int b = 2; Int c = a + b; 这里 a 和b 的初始化, 就可能出现重排, 执行顺序变为: Int...在内存的位置上调用构造函数; 3. 将内存地址赋值给指针obj; 由于CPU的指令重排, 步骤2 和步骤3 很有可能出现颠倒执行, 已经将地址赋值给了obj, 但还没有实例化....instance = new Singleton(); } } } return instance; } } 内存屏障...private static volatile Singleton instance; 是因为volatile 在解决这种重排问题而引入了内存屏障. 内存屏障共分为四种类型: 1....StoreLoad屏障的开销是四种屏障中最大的. 在一个变量被volatile修饰后, JVM会为我们做四件事: 1. 在volatile写操作前插入StoreStore屏障; 2.

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指令重排序与内存屏障

剧透一下，这段代码的含义就是用汇编语言，在这里加入了一个内存屏障。好了，开始讲讲什么是指令重排序，什么是内存屏障吧！...内存屏障 内存屏障（memory barrier）又叫内存栅栏（memory fence），其目的就是用来阻挡CPU对指令的重排序。我们再看下glibc最终修改后的代码。...内存屏障与MESI 看完前面的内容，相信你已经认识到内存屏障对于阻止编译器和CPU指令重排序的作用，但其实CPU的内存屏障却不止如此，还记得本系列的上一篇文章介绍了CPU的缓存一致性协议MESI吗？...其实内存屏障与MESI也有关系。 CPU的内存屏障如果只是保证指令顺序不会乱，也未必会让程序执行符合预期。因为MESI为了提升性能，引入了Store Buffer和Invalidate Queue。...所以内存屏障还有其他功能： 写类型的内存屏障还能触发内存的强制更新，让Store Buffer中的数据立刻回写到内存中。

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volatile与内存屏障 发布于 2

上面的示例仅仅是为了说明volatile读写操作与内存屏障的对应关系。...虽然这两个版本的源码变更了，但是它们实现的最终目的是一致的：为开发者提供了相同的内存顺序保证。...从第31行开始到235行重点介绍了Java Hotspot VM的内存访问顺序模型，这部分文档注释介绍了内存屏障(memory barrier)操作，其用于保证多线程环境下的内存访问顺序，防止重排序。...它保证内存操作的前后顺序，即 fence 操作前的内存访问不会与 fence 操作后的内存访问发生重排序。...其他内存屏障函数 如果读者继续向下阅读源码会发现另外三个与内存屏障相关的函数，lfence、mfence、sfence： void Assembler::lfence() { emit_int24(

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CPU高速缓存与内存屏障

,并与主内存以及其他Cache的数据保持一致,用于读缓存操作 独占（Exclusive）缓存段: 数据有效,与主内存的数据保持一致,与S的区别就是在于该处理器处于独占的状态时,其他的cpu缓存将会失效...内存屏障 定义 是一类同步屏障指令，它使得CPU或编译器在对内存进行操作的时候,严格按照一定的顺序来执行, 也就是说在memory barrier之前的指令和memory barrier之后的指令不会由于系统优化等原因而导致乱序...内存屏障指令 写内存屏障,在指令后插入Store Barrier,能让写入缓存中最新的数据更新写入主内存,让其他线程可见.强制写入主内存,这种显示调用,CPU就不会因为性能考虑而去对指令重排 读内存屏障...,在指令前插入Load Barrier,可以让高速缓存中的数据失效,强制从新主内存中加载数据读取主内存内容,让CPU缓存与主内存保持一致,避免缓存导致的一致性问题 完全内存屏障,保障了早于屏障的内存读写操作的结果提交到内存之后...，再执行晚于屏障的读写操作 作用 就是解决上述CPU高速缓存存在的问题 最后,关于写作内存相关的原因是为了更好地理解同步关键字synchronized的内存语义(下一篇哈)

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Intel DPDK的内存屏障介绍

在始终保证读顺序（load ordering）的处理器上，这些屏障相当于无操作（no-ops）。...存储缓冲区与内存屏障 要了解第二个复杂的情况（违反全局内存顺序），请考虑以下代码序列，其中变量“a”和“b”最初为零： void foo(void) { a=1; b=1; } void...失效队列与内存屏障 不幸的是，每个存储缓冲区必须相对较小，这意味着 CPU 执行适度的存储序列就可以填满其存储缓冲区（例如，如果所有存储缓冲区都导致高速缓存未命中）。...然而，内存屏障指令可以与无效队列交互，因此当给定的CPU执行内存屏障时，它会标记当前在其无效队列中的所有条目，并强制任何后续加载等待，直到所有标记的条目都已完成。被应用到CPU的缓存中。...这样做的效果是，读内存屏障仅命令执行它的 CPU 上的加载，因此读内存屏障之前的所有加载看起来都在读内存屏障之后的任何加载之前完成。

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缓存一致性与内存屏障

摩尔定律告诉我们：大约每18个月会将芯片的性能提高一倍。芯片的这种飞速发展直接导致了芯片的指令执行速度与内存读取速度之间的巨大鸿沟。...比如高速缓存Cache很好地解决了CPU与内存的速度矛盾，但是也为计算机系统带来了更高的复杂度，我来举个例子。2....因为即便现代处理器会乱序执行，但在单个CPU上，指令能通过指令队列顺序获取指令并执行，结果利用队列顺序返回寄存器，这使得程序执行时所有的内存访问操作看起来像是按程序代码编写的顺序执行的，因此没必要使用内存屏障...读内存屏障 & 写内存屏障内存屏障有两个功能，在foo方法中实际发挥作用的是功能1，功能2并没有派上用场；同理，在bar方法中实际发挥作用的是功能2，功能1并没有派上用场。...于是很多不同型号的CPU架构（不是所有）将内存屏障功能分为了读内存屏障和写内存屏障，具体如下。

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解密Linux内核神器：内存屏障的秘密功效与应用方法

这个现象实际上就是所谓的r1=y的读顺序与x=1的写顺序存在逻辑上的乱序所致（或者是r2 = x与y=1存在乱序） — 读操作与写操作之间存在乱序。而mfence就是将这类乱序也屏蔽掉。...如果这时候再下一条指令是读取指令，并且和前两条指令无关，那么这条指令将在前面某条加法指令之前完成。...但是如果这时候第三条指令是写入一个无关的地址，那它可以在前面的写入操作之前被执行，执行顺序再次被打乱了。 所以，一般情况下指令乱序并不是CPU在执行指令之前刻意去调整顺序。...但是指令执行时的各种条件，指令与指令之间的相互影响，可能导致顺序放入流水线的指令，最终不是按照放入的顺序执行完成，在外边看起来仿佛是“乱序”一样，这就是所谓的“顺序流入，乱序流出”。...顺序一致性模型 顺序存储模型是最简单的存储模型，也称为强定序模型。CPU会按照代码来执行所有的读取与写入指令，即按照它们在程序中出现的次序来执行。

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通过单例探究 Go 可见性与内存屏障

可见性与内存屏障 可见性 互斥锁 Mutex 在提供同步保证的同时，还隐含的提供了可见性保证，即在互斥锁保护之下的数据写入，在锁释放之后，该写入对其他尝试获取同一把锁的 goroutine 是可见的。...内存屏障 在这背后涉及到内存屏障的概念，内存屏障 Memory Barrier 也称为内存栅栏 Memory Fence，是一种同步机制，用于控制指令和内存操作的执行顺序。...在多处理器系统中，由于各种优化技术，如缓存、指令重排等，不同处理器上的线程可能看到内存操作以不同的顺序发生。...内存屏障的作用是确保在屏障之前的所有内存操作如读写，在屏障之后的操作开始之前完成，并且对所有处理器可见。...编译器在编译过程中负责正确地安排内存访问指令和插入必要的内存屏障指令，编译器会分析代码并会根据不同的底层环境，在必要的位置插入内存屏障指令，来保证内存操作的顺序和可见性。

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实验：innodb 的存储顺序是否完全物理无关？

先上结论：Innodb在idb文件中存储数据，无论是页还是记录，都是物理无关的，但是记录的物理无关只能在同一页中有效 （文末有解释） 实验1. 　　...可以发现，从删除50条记录到再插入100条记录的过程中，数据页4被塞入了主键范围为442 ~ 500的记录，说明记录的指向关系还是受到物理上的制约的，因为PageDirectory寻址的偏移量就是基于当前页的...（关于PageDirectory ：参考文章） 　　换句话说，就是数据节点里面的记录在物理上可以不按主键递增的规则分配，但逻辑上是顺序的 　　数据页之间逻辑上主键的大小必须是严格递增的。...但在物理上，数据页在id文件中，不一定按照主键递增顺序放置： 　　 数据页4逻辑上在数据页5之前，但物理上可以乱序，数据页5在数据页4之前 ? 　　...解释开头的一句话：记录在物理层面上的顺序无关只能限制在一个页内 　　 解释：同一个页内的记录是可以不按主键顺序存放的，但是不能跨越到其他页上去 　　 下图就是一个非法的跨页指向，记录只能指向同一个物理页中的记录

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一文搞懂什么是JMM重排序、内存屏障、顺序一致性

处理器重排序与内存屏障指令 现代的处理器使用写缓冲区来临时保存向内存写入的数据。写缓冲区可以保证指令流水线持续运行，它可以避免由于处理器停顿下来等待向内存写入数据而产生的延迟。...这个特性会对内存操作的执行顺序产生重要的影响：处理器对内存的读 / 写操作的执行顺序，不一定与内存实际发生的读 / 写操作顺序一致！...StoreLoad Barriers 会使该屏障之前的所有内存访问指令（存储和装载指令）完成之后，才执行该屏障之后的内存访问指令。...JMM，处理器内存模型与顺序一致性内存模型之间的关系 JMM 是一个语言级的内存模型，处理器内存模型是硬件级的内存模型，顺序一致性内存模型是一个理论参考模型。...下图展示了这三类程序在 JMM 中与在顺序一致性内存模型中的执行结果的异同： 只要多线程程序是正确同步的，JMM 保证该程序在任意的处理器平台上的执行结果，与该程序在顺序一致性内存模型中的执行结果一致。

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浅析内存屏障以及在java中的应用

指令重排序 程序在运行时内存实际的访问顺序和程序代码编写的访问顺序不一定一致，这就是内存乱序访问。内存乱序访问行为出现的理由是为了提升程序运行时的性能。...在这种模型下会存在一个现象，即缓存中的数据与主内存的数据并不是实时同步的，各CPU（或CPU核心）间缓存的数据也不是实时同步的。...有的处理器的重排序规则较严，无需内存屏障也能很好的工作，Java编译器会在这种情况下不放置内存屏障。...Intel 64/IA-32架构下写操作之间不会发生重排序，也就是说在处理器上操作的顺序是可以保证的，这时候使用volatile来避免重排序是多此一举的。但是，Java编译器却可能生成重排序后的指令。...LoadStore屏障； volatile的内存屏障策略非常严格保守，保证了线程可见性。

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【进阶之路】深入了解volatile、内存屏障与happens-before规则

lock addl $0x0,(%rsp)，这个操作相当于一个内存屏障，指令重排时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置。...三、内存屏障 既然指令重排和可见性都依赖了lock，同时lock指令引出了内存屏障，我们就来学习一下什么是内存屏障。...Load2及其后所有装载装载指令的操作.它会使该屏障之前的所有内存访问指令(存储指令和访问指令)完成之后,才执行该屏障之后的内存访问指令 2、原理 内存屏障在Java中的体现： 1、volatile读之后...这样可以避免volatile写操作与后面可能存在的volatile读写操作发生重排序。 3、在每一个volatile读操作后面插入一个LoadLoad屏障。...JSR-133（即JavaTM内存模型与线程规范,由JSR-133专家组开发）使用happens-before的概念来指定两个操作之间的执行顺序。

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2020-09-28：内存屏障的汇编指令是啥？

福哥答案2020-09-28：#福大大架构师每日一题# 1.硬件内存屏障 X86 sfence: store| 在sfence指令前的写操作当必须在sfence指令后的写操作前完成。...2.原子指令，如x86上的”lock …” 指令是一个Full Barrier，执行时会锁住内存子系统来确保执行顺序，甚至跨多个CPU。...Software Locks通常使用了内存屏障或原子指令来实现变量可见性和保持程序顺序。...3.JVM级别如何规范（JSR133） LoadLoad屏障： 对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2， 在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕...LoadStore屏障： 对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2， 在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。

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与代码无关的网络安全

【引】 周末搬家，小小的乔迁之喜，但更愉悦的事是能够帮助自家少年解决问题，他们要组织一个与『网络安全』相关的模联会议，于是就花点时间给他提供一些背景知识吧。...借鉴于我们所熟知的OSI 7层协议模型，可以在之上增加组织、政府和国际事务的新分层，从而可以对与代码无关的网络安全问题进行分类，进而提出应对措施。...；政府的过度监管等 10 国际领域层 国家间的网络攻击；缺乏有效的国际协议来限制网络攻击；削弱网络安全的跨国规定（例如ITU的某些提案）等 对于通信协议的数据单元而言，组织的控制规则可能来自于契约合同...对于组织与其他参与者的关系。首先，公司与供应商建立数据使用协议和其他合同，有缺陷的管理会使公司面临风险，比如雇佣一个分包商来管理系统或数据，而承包商的安全管理可能很糟糕。...政府制定的法律规范了个人或组织行为，例如我国的《个人信息保护法》的颁布与实施，还包含了管理组织和个人如何相互作用的法律，例如我国的《中华人民共和国网络安全法》中的未经授权进入计算机系统是犯罪行为。

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实现对内存操作的顺序限制

观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令。lock前缀指令其实就相当于一个内存屏障。...内存屏障是一组处理指令，遴选真题用来实现对内存操作的顺序限制。volatile的底层就是通过内存屏障来实现的。...下图是完成上述规则所需要的内存屏障：但是要想理解它还是比较难的，这里只是对其进行基本的了解。...你如果纯手动写代码来改变电平的高低，要求程序有很高的性能。低配的单片机可能不够快，像树莓派这样的开发板，虽然处理器肯定比单片机快，但是代码传递到系统驱动，再由驱动传到底层硬件。...遴选真题，先从 Image 属性中获得对 BitmapImage 对象的引用，然后用 SetPixel 方法来设置每个灯的颜色。这里因为用的是灯带，所以 y 坐标都是 0，仅改变 x 坐标上的值。

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与 useState 无关的 React.js 服务

useState 是 React.js 中的一个关键函数，React.js 是一个用于构建交互式用户界面的 JavaScript 库。它在函数式组件中扮演着重要的角色，允许它们响应变化并动态更新界面。...在函数式组件中管理状态:在引入 useState 之前，React 中的函数式组件没有一种有效的方式来管理内部状态。useState 解决了这个问题，允许函数式组件维护和更新它们自己的状态。...useState 的基本语法:useState 是一个可以从 react 包中导入的钩子函数。...初始化状态:useState 函数的第二个参数是状态的初始值。这定义了状态变量的初始值，仅在组件的初始渲染中使用。...其简单的语法和关键角色使其成为 React 开发中不可或缺的工具。我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！

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并发编程之线程同步机制的底层助手内存屏障

线程同步机制的底层助手 ：内存屏障 1.1. 前提 1.2. 按照可见性划分 1.3. 保证可见性的原理 1.4. 按照有序性划分 1.5....按照可见性划分 按照可见性划分内存屏障分为加载屏障(Load Barrier)和存储屏障(Store Barrier) 加载屏障的作用是刷新处理器缓存暴保证获取该锁的线程能够读取到前一个线程对共享数据的更新...相应的Java虚拟机会在MonitorEnter（申请锁）对应的机器码之前插入一个加载屏障，这个使得线程能够获取到前面线程对共享数据的更新 按照有序性划分 按照有序性划分，内存屏障分为获取屏障(Acquire...Barrier)和释放屏障（Release Barrier） 获取屏障的使用方式是在一个读操作（包括Read-Modify-Write）之后插入获取屏障，其作用是禁止该读操作与后面的任何读写操作之间进行重排序...释放屏障的使用方式是在一个写操作之前插入释放屏障，其作用是禁止该写操作与前面的任何读写操作之间进行重排序。这相当于在对响应共享数据操作技术后释放所有权。 保证可见性和原子性详解图形

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【Linux 内核 内存管理】优化内存屏障 ③ ( 编译器屏障 | 禁止 开启内核抢占 与 方法保护临界区 | preempt_disable 禁止内核抢占源码 | 开启内核抢占源码 )

开启内核抢占 与 方法保护临界区 ---- 如果要使用 " 内存屏障 " , 如 : 禁止 内核 抢占 " 方法保护临界区 " : 首先 , 声明 preempt_disable(); 宏 , 表示下面的代码就是...抢占 ; preempt_disable(); 与 preempt_enable(); 之间的代码 , 就是 " 方法保护临界区 " 代码 , 这样可以 阻止编译器重排指令 , 在 禁止 内核抢占...preempt_disable 与 开启内核抢占 preempt_enable 之间的 " 方法保护临界区 " 代码中 , 添加 " 编译器优化屏障 " ; 声明 " 方法保护临界区 " 代码示例 :...preempt_disable(); // 方法保护临界区 preempt_enable(); 二、编译器优化屏障 ---- gcc 编译器优化屏障 参考 【Linux 内核 内存管理】优化内存屏障...① ( barrier 优化屏障 | 编译器优化 | CPU 执行优化 | 优化屏障源码 barrier 宏 ) 博客 ; " 编译器优化屏障 " 是通过 barrier() 宏定义 实现的 , gcc

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用Docker构建与环境无关的系统

小编说：很多的工作和软件安装或维护机器有关，这些工作还处理环境的特殊性。...这些特殊性作为全局范围的依赖关系（如已知主机文件系统的位置）、硬编码的部署架构（代码或配置的环境检查），或数据局部性（存储在特定的不在部署体系结构以内的机器上的数据）。...如果你的目标是建立低维护的系统，你应该努力减少这些事情。 本文选自《Docker实战》 Docker 有三个特定的功能，以帮助建立与环境无关的系统： ? 只读文件系统 ? 环境变量注入 ?...这样做会使简单的配置脚本变成一个在创建镜像时写入文件的怪物。通过使用环境变量来注入配置则是一个更好的方式。 环境变量的注入 环境变量是通过其执行上下文提供给程序的键值对。...它可以让你在改变一个程序的配置时，无须修改任何文件或更改用于启动该程序的命令。 Docker 使用环境变量来传达相关信息，包括容器的守护选项、容器的主机名，以及其他在容器中运行程序的实用信息。

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