进程级内存屏障

内存屏障是现代松散内存并发中最强大的同步原语之一。在松散内存并发中，两个线程可能对底层内存系统有不同的观点，例如线程 T1 可能已经识别出在位置 X 的值 V，而 T2 完全不知道 X=V。这种差异是并发编程困难的主要原因之一。内存屏障通过这种方式同步线程，使得在内存屏障之后，线程对底层内存系统有相同的观点。

不幸的是，内存屏障并不便宜。通常，在现代计算机系统中，有一个专门的内存屏障指令，例如 x86 中的 MFENCE 和 ARM 中的 DMB SY，它们可能需要超过 100 个周期。内存屏障指令的使用可能在某些用例中可以忍受，例如少数线程的上下文切换，或同步在长时间运行过程中只发生一次的事件。然而，有时在快速路径上使用内存屏障是必要的，这会显著降低性能。

为了减少内存屏障的同步成本，Linux 和 Windows 提供了“进程级内存屏障”，这基本上是对进程中的每个线程执行内存屏障。尽管它比普通内存屏障指令慢，但有什么好处呢？以进程级内存屏障的代价，其他线程可以免除发出内存屏障指令！换句话说，通过使用进程级内存屏障，您可以在慢速路径的性能成本下优化快速路径。

对于进程级内存屏障，Linux 最近引入了 sys_membarrier() 系统调用，但已知在较老的 Linux 中，带有适当参数的 mprotect() 系统调用提供了进程级内存屏障语义。Windows 提供了 FlushProcessWriteBuffers() API。

用法

如下使用此 crate

extern crate membarrier;
use std::sync::atomic::{fence, Ordering};

membarrier::light();     // light-weight barrier
membarrier::heavy();     // heavy-weight barrier
fence(Ordering::SeqCst); // normal barrier

语义

正式来说，内存屏障有三种类型：轻量级屏障（membarrier::light()）、重量级屏障（membarrier::heavy()）和普通屏障（fence(Ordering::SeqCst)）。在程序的执行过程中，所有内存屏障实例之间存在一个总顺序。如果线程A发出屏障X，线程B发出屏障Y，且X在Y之前，则在Y之后，A对X时刻底层内存系统的了解将传递给B，前提是

• A或B的屏障是重量级的；或者
• A和B的屏障都是普通的。

参考

有关更多信息，请参阅Linux man 页面的membarrier（http://man7.org/linux/man-pages/man2/membarrier.2.html）。