Cache 的write back和write through【ZT】

雪鳳凰

為了保證cache和memory的數(shù)據(jù)一致性，通常有三種方法：
1〉write through：CPU向cache寫入數(shù)據(jù)時，同時向memory也寫一份，使cache和memory的數(shù)據(jù)保持一致。優(yōu)點是簡單，缺點是每次都要訪問memory，速度比較慢。
2〉post write：CPU更新cache數(shù)據(jù)時，把更新的數(shù)據(jù)寫入到一個更新緩沖器，在合適的時候才對memory進行更新。這樣可以提高cache訪問速度，但是，在數(shù)據(jù)連續(xù)被更新兩次以上的時候，緩沖區(qū)將不夠使用，被迫同時更新memory。
3〉write back：ＣＰＵ更新cache時，只是把更新的cache區(qū)標記一下，并不同步更新memory。只是在cache區(qū)要被新進入的數(shù)據(jù)取代時，才更新memory。這樣做的原因是考慮到很多時候cache存入的是中間結(jié)果，沒有必要同步更新memory。優(yōu)點是CPU執(zhí)行的效率提高，缺點是實現(xiàn)起來技術(shù)比較復(fù)雜。
     
   對于cache的算法。大方面有兩種，Write-Through(通寫)和Write-Back(回寫).    Write-Through，也就是說OS發(fā)送的處理data的請求，一直要等到全部memory里面的data正確寫到穩(wěn)定存儲media(如硬盤)中，然后返回給OS報告處理完畢，然后OS才會去update其狀態(tài);這種情況下，通常不會有dirty cache.      而Write-Back,就是在OS發(fā)送處理data的請求后，該算法會將它用buffer存起來，并在沒有正確寫到穩(wěn)定存儲media(如硬盤)中前，就告訴OS處理完畢，然后OS就會去update；但是要是此時掉電或其他故障，buffer的數(shù)據(jù)沒有被寫入穩(wěn)定存儲media(如硬盤)，那么os update的信息就和media中的信息不一致.為了避免這樣，所以才用NVRAM，它在調(diào)電后數(shù)據(jù)仍然不丟失，但是在被重新上電后，其數(shù)據(jù)會是dirty的，也就是樓主所提到的dirty cache(如何將dirty cache更新到media，這是Write-Back應(yīng)該做的事)。    這和買賣東西相似，Write-Through就相當(dāng)于你親自去買東西，你買到什么就可以親手拿到；而Write-Back就和中介差不多，你給了中介錢，然后它告訴你說你的東西買到了，然后就相信拿到這個東西了，但是要是出現(xiàn)特殊情況中介跑了(掉鏈子了)，你再去檢查，東西原來沒有真正到手。

1.Cache的兩個類型
    --Write Through
    當(dāng)寫數(shù)據(jù)進Cache時，也同時更新了相應(yīng)的Memory里的內(nèi)容
    --Write back
    只是寫到Cache里，Memory的內(nèi)容要等到cache保存的要被別的數(shù)據(jù)替換或者系統(tǒng)做cache flush時，才會被更新。
2.Cache的兩個函數(shù)
    --Flush
    把Cache內(nèi)容寫回Memory,當(dāng)Cache為Write through,不需要Flush
    --Invalidate
    把Cache內(nèi)容直接丟掉不要。
3.Cache的使用場合
    當(dāng)有DMA在使用memory的時候，一般要用到cache的處理。因為DMA在訪問memory時是不經(jīng)過cache的。比較典型的比如在Ethernet，wireless,USB等driver里，DMA會操作descriptors和packet buffers,Driver要做這些處理
    --如果driver使用descripter和packet buffer的地址都是cache的地址，那么
    a).Driver在讀descripter里一些狀態(tài)比如Owned by CPU/DMA,有沒有收到包時，要對descripter當(dāng)前結(jié)構(gòu)里的內(nèi)容做cache invalidate,收到packet后，也要對packet buffer做cache invalidate
    b).Driver在寫descripter里一些狀態(tài)比如Owned by DMA,要發(fā)送包時，要對descripter當(dāng)前結(jié)構(gòu)里的內(nèi)容做cache flush,發(fā)送packet時，也要對packet buffer做cache flush
    --有些driver會對descripter使用uncache 地址，那么上面兩種情況里invalidate/flush就不用做了。一般很少會對packet buffer也用uncache地址的，因為對packet內(nèi)容的處理將會很頻繁，使用uncache會很慢。而descripter一般由于結(jié)構(gòu)比較小，如果也使用cache地址的話，做invalidate/flush的時間消耗可能會比uncache的還要多。

本文來自CSDN博客，轉(zhuǎn)載請標明出處：
http://blog.csdn.net/efan_linux/archive/2009/09/23/4584807.aspx


本文來自ChinaUnix博客，如果查看原文請點：http://blog.chinaunix.net/u1/58716/showart_2070757.html

niugb

非常好的介紹，感謝。