performance - 内存分配功能是否表示不再使用内存内容？

Question

在处理某些数据流（例如来自网络的请求）时，通常使用一些临时内存。例如，一个URL可以拆分为多个字符串，每个字符串都可能从堆中分配内存。这些实体的使用通常是短暂的，总内存量通常相对较小，应该适合于CPU缓存。
此时，用于临时字符串的内存被释放，字符串内容很可能只存在于缓存中。但是，CPU不知道正在释放的内存：释放只是内存管理系统中的一个更新。因此，当CPU缓存用于其他内存时，CPU可能会不必要地将未使用的内容写入实际内存，除非内存释放以某种方式向CPU指示内存不再使用。因此，问题变成：
内存管理功能释放内存是否表示可以丢弃相应内存的内容？是否有一种方法可以向CPU指示内存不再使用？（至少，对于某些CPU：显然，架构之间可能存在差异）由于不同的实现在质量上可能会有所不同，可能会或可能不会做任何花哨的事情，问题是是否有内存管理实现指示内存未使用？
我确实认识到，始终使用相同的内存领域可能是一种缓解策略，以避免对实际内存进行不必要的写入。在这种情况下，将使用相同的缓存内存。同样，内存分配可能总是产生相同的内存，同时避免不必要的内存传输。然而，我可能不需要依赖于这些技术中的任何一种。

Answer 1

不。
您提到的缓存操作（将缓存内存标记为未使用并丢弃而不写回主内存）称为不写回的缓存线无效化。这是通过一条特殊指令来执行的，该指令的操作数可能（也可能不会）指示要失效的缓存线的地址。
在我熟悉的所有体系结构中，这个指令是特权的，我认为这是有充分理由的。这意味着用户模式代码不能使用该指令；只有内核可以。如果不是这样的话，可能出现的欺诈、数据丢失和拒绝服务的数量是难以置信的。
因此，没有内存分配器可以做您建议的事情；它们只是没有（在用户模式下）这样做的工具。
建筑支撑
x86和x86-64体系结构具有特权invd指令，该指令使所有内部缓存失效，而不进行写回，并指示外部缓存也使其失效。这是唯一一个没有写回就可以失效的指令，而且它确实是一个钝器。
非特权clflush指令指定了一个受害者地址，但它在失效之前会写回，所以我只是在传递中提到它。
所有这些指令的文档都在Intel的第2卷中。
ARM体系结构使用SDMs：MCR p15, 0, <Rd>, c7, <CRm>, <Opcode_2>执行缓存无效而不进行写回。可以指定受害者缓存线。写入此寄存器是特权的。
PowerPC具有dcbi，允许您指定受害者，dci不指定受害者，CACHE和指令缓存版本，但这四个版本都是特权的。
MIPS具有可以指定受害者的a write to coprocessor 15, register 7指令。它享有特权，但在6.04年的想象技术中，水被搅浑了，不清楚什么是特权，什么不是。
因此，这排除了在用户模式下不直接刷新/写回缓存无效的使用。
内核模式？
但是，我认为在KernelMode中，这仍然是一个坏主意，原因有很多：
Linux的分配器为不同大小的分配从arenas中进行分配。特别是，它对于每个分配大小的字节都有一个竞技场，其步骤为kmalloc()；这意味着对象可能比缓存线更接近彼此，或者部分地重叠下一个缓存线，因此使用invalidation可以吹出缓存中正确但尚未在缓存中的附近对象。里顿回来了。这是错误的。
缓存线可能非常大（在x86-64、64字节上），而且在整个缓存层次结构中大小不一定一致，这一事实使这个问题更加复杂。例如，奔腾4有64B的一级缓存线，而128B的二级缓存线。
它使要解除分配的对象的缓存线数中的解除分配时间呈线性。
它的好处非常有限；一级缓存的大小通常在KB中，因此几千次刷新将完全清空它。此外，缓存可能已经在没有提示的情况下刷新了数据，因此您的无效性比无用性更糟糕：使用了内存带宽，但您不再拥有缓存中的行，因此当它下次部分写入时，需要重新蚀刻。
下次内存分配器返回该块（可能很快就会返回）时，该块的用户将遭受保证的缓存丢失和从主RAM中提取，而他可能会有一个脏的未刷新行或一个干净的刷新行。保证从主RAM中缓存丢失和获取的成本远大于缓存线刷新，而缓存硬件不会自动智能地将无效数据塞进某个地方。
循环和刷新这些行所需的附加代码浪费了指令缓存空间。
对于上述循环所花费的几十个循环，使缓存线失效的一个更好的用途是继续做有用的工作，同时让缓存和内存子系统的大量带宽写回脏的缓存线。
我的现代哈斯韦尔处理器有32字节/时钟周期写一级带宽和25GB/s主RAM带宽。我确信可以在其中的某个地方压缩几个额外的可清洗的32字节缓存线。
最后，对于这种短期的、小的分配，可以选择在堆栈上分配它。
实际内存分配器实践
famed(see page 1400)不会使释放的内存失效。
<=192不会使释放的内存无效。
8不会使释放的内存无效。
glibc-libc'sjemalloc不会使释放的内存无效。
它们都不能使内存无效，因为它们不能。为了使缓存线无效而进行系统调用既会非常慢，也会导致更多的缓存进出流量，这仅仅是因为上下文切换。