硬件内存屏障是否会改善生产者-消费者队列中的原子操作可见性延迟？

硬件内存屏障和原子操作的可见性

简介：

是否放置生产者-消费者队列中的硬件内存屏障在可见性延迟方面提供优势吗？本问题解决了引入这些障碍的潜在好处，并评估了它们对延迟和吞吐量的影响。

内存屏障和 C 内存模型：

C 内存模型确保一致性原子操作的执行。然而，它依赖于硬件机制来执行这些保证。内存屏障用于管理对共享内存的访问，防止内存读写无序发生。

内存屏障会增强可见性延迟吗？

在在生产者-消费者队列的上下文中，通常认为在 C 内存模型所需的内存屏障之外使用额外的内存屏障没有好处。主要原因是硬件已经有效地处理了原子操作的可见性。屏障会增加延迟，可能会降低吞吐量，但不会相应增加延迟。

有和没有屏障的延迟：

无屏障访问原子操作时所经历的延迟可能会有所不同取决于硬件架构。在 x86 上，不存在因缺乏障碍而增加的固有延迟。同样，在 ARM 上，障碍被实现为对延迟影响最小的轻量级操作。

例外：x86 服务器平台

在 x86 服务器平台上，某些场景可以受益于更强的内存排序，例如使用“mfence”或“lock add”指令。然而，只有在彻底的测试确认其必要性后才应采用这些优化。

结论：

一般来说，向生产者-消费者队列添加不必要的内存屏障确实会造成影响。不提供显着的延迟优势。硬件已经有效地管理原子操作的可见性。仅在特定场景中，例如在高端服务器平台上，更强的内存排序可能会提高性能。盲目地使用屏障通常会导致吞吐量下降，而延迟却没有相应减少。

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