Disruptor的伪共享解决方案

1.术语

一、 什么是伪共享

在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的

值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态，当处理器要对这个数据进行修改

操作的时候，会强制重新从系统内存里把数据读到处理器缓存里。

　　缓存行的大小是64字节。这意味着，小于64字节的变量，是有可能存在于同一条缓存行的。例如变量X大小32字节，变量Y大小32字节，

那么他们有可能会存在于一缓存行上。

当core 1上的线程想更新X，而core 2上的线程想更新Y，而X变量和Y变量在同一个缓存行中时；每个线程都要去竞争缓存行的所有权来更新变量。

如果core 1获得所缓存行的所有权，那么缓存子系统将会使core 2中对应的缓存行失效，反之亦然。使x和y所在的缓存行来来回回的经过L3缓存，大大影响了

性能。这种情况，就像多个线程同时获取锁的所有权一样。如果互相竞争的core位于不同的插槽，就要额外横跨插槽连接，问题可能更加严重。

伪共享，就是多个线程同时修改共享在同一个缓存行里的独立变量，无意中影响了性能。

二、缓存行填充

为什么追加64字节能够提高并发编程的效率呢？

　　因为对于英特尔酷睿i7，酷睿， Atom和NetBurst， Core Solo和Pentium M处理器的L1，L2或L3缓存的高速缓存行是64个字节宽，

不支持部分填充缓存行，这意味着如果队列的头节点和尾节点都不足64字节的话，可以发生伪共享，而队列的入队和出队操作是需要不停修

改头接点和尾节点，所以在多处理器的情况下将会严重影响到队列的入队和出队效率。

    /** head of the queue */
    private transient final PaddedAtomicReference < QNode > head;

    /** tail of the queue */
    private transient final PaddedAtomicReference < QNode > tail;

    static final class PaddedAtomicReference < T > extends AtomicReference < T > {
        // enough padding for 64bytes with 4byte refs 
        Object p0, p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7, p8, p9, pa, pb, pc, pd, pe;
        PaddedAtomicReference(T r) {
            super(r);
        }
    }

    public class AtomicReference < V > implements java.io.Serializable {

        private volatile V value;
    }

一个对象的引用占4个字节，它追加了15个变量共占60个字节，再加上父类的Value变量，一共64个字节。

三、理解Disruptor的RingBuffer

四、Log4j 2 使用Disruptor提高性能

五、参考

1.Disruptor

2.海阔凭鱼跃：从缓存行出发理解volatile变量、伪共享False sharing、disruptor

3.美团：高性能队列——Disruptor