一文理解 K8s 容器网络虚拟化
在开始正式的讨论前,我先抛出几个问题:
谈到磁盘时,常说的HDD磁盘和SSD磁盘最大的区别是什么?这些差异会影响我们的系统设计吗?
单线程写文件有点慢,那多开几个线程一起写是不是可以加速呢?
write(2)
函数成功返回了,数据就已经成功写入磁盘了吗?此时设备断电会有影响吗?会丢失数据吗?
write(2)
调用是原子的吗?多线程写文件是否要对文件加锁?有没有例外,比如O_APPEND
方式?
坊间传闻,mmap(2)
的方式读文件比传统的方式要快,因为少一次拷贝。真是这样吗?为什么少一次拷贝?
如果你觉得这些问题都很简单,都能很明确的回答上来。那么很遗憾这篇文章不是为你准备的,你可以关掉网页去做其他更有意义的事情了。如果你觉得无法明确的回答这些问题,那么就耐心地读完这篇文章,相信不会浪费你的时间。受限于个人时间和文章篇幅,部分议题如果我不能给出更好的解释或者已有专业和严谨的资料,就只会给出相关的参考文献的链接,请读者自行参阅。
言归正传,我们的讨论从存储器的层次结构开始。
突然想聊聊这个话题,是因为知乎上的一个问题多次出现在了我的Timeline里:请问,多个线程可以读一个变量,只有一个线程可以对这个变量进行写,到底要不要加锁?可惜的是很多高票答案语焉不详,甚至有所错漏。所以我想在这篇文章里斗胆聊聊这个水挺深的问题。受限于个人水平,文章若有错漏,还望读者不吝赐教。
首先约定,由于CPU的架构和设计浩如烟海,本文站在工程师的角度,只谈IA32/AMD64(x86-64)架构,不讨论其他架构的细节和差异。并且文章中主要引用Intel的文档予以佐证,不关注AMD在实现细节上的差异。
众所周知,当一个执行中的程序的数据被多个执行流并发访问的时候,就会涉及到同步(Synchronization)的问题。同步的目的是保证不同执行流对共享数据并发操作的一致性。早在单核时代,使用锁或者原子变量就很容易达成这一目的。甚至因为CPU的一些访存特性,对某些内存对齐数据的读或写也具有原子的特性。
比如,在《Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual》的第三卷System Programming Guide的Chapter 8 Multiple-Processor Management里,就给出了这样的说明: