如何清除 L1、L2 和 L3 缓存？答案

【问题标题】：How to clear L1, L2 and L3 caches?如何清除 L1、L2 和 L3 缓存？
【发布时间】：2014-07-04 13:53:10
【问题描述】：

我正在做一些缓存性能测量，我需要在计时之前确保缓存中没有“有用”数据。

假设 L3 缓存为 10MB，是否足以创建一个 10M/4 = 2,500,000 个浮点数的向量，遍历整个该向量，对数字求和，然后清空整个缓存中的任何数据遍历向量？

【问题讨论】：

如果你想清除缓存，只要拉一堆与你的测试数据无关的数据就可以了。
@Mysticial 嘿 Mystical，我的 vector 想法得到你的认可了吗？ 2,500,000 够不够？由于缓存集关联性，我不确定。
是的，只是memset() 任何大的连续内存块。一些处理器具有散列的 L3 缓存。因此，由于冲突，一块与缓存大小完全相同的连续内存可能会不够用。但我会说拉几百 MB 就足够了。
问题和答案都是关于L3缓存的，但是题目问的是L1/L2/L3。您应该知道，L1 和有时 L2 缓存是每个内核，通过清除 L3 缓存，如果您的程序切换内核，您仍然可能会遇到问题。

【解决方案1】：

是的，这足以刷新L3 的有用数据缓存。

我已经进行了类似类型的测量，并使用英特尔的缓存计数器进行了交叉验证，以验证我在测试期间是否发生了预期数量的L3 缓存未命中。

如果您想绝对确定，您还应该使用计数器。特别是，您可以在大多数英特尔架构中使用Event select 2EH, Umask 41H 测量最后一级缓存未命中。

有关这些计数器的详细信息，请参阅Intel Manual。

【讨论】：

【解决方案2】：

这取决于你为了得到保证而努力的疯狂程度。

x86_64 L3 缓存是物理索引的，虽然在虚拟空间中线性的 10MiB 块几乎肯定会在轻量内存负载的机器上物理上连续，但不能保证。

例如，Sandy 和 Ivy Bridge 在 2MiB 切片中具有 L3 缓存，具有 16 路集关联性（128kiB 步长），因此您可以通过调用 MAP_HUGETLB mmap() 来保证物理覆盖，假设标准为 2-4MiB大页面。

此外，由于每个切片（至少在新的 Sandy/Ivy Bridge 上）都连接到不同的内核，并且给定物理地址所在的切片由一些低/中位地址位的哈希确定，所以您可能必须使数组的大小略大于 L3 的大小，以应对微小的不均匀重叠。

此时，线性擦洗你的数组几次应该可以解决问题。

【讨论】：

【解决方案3】：

另一种选择是使用某些 ISA 提供的专用缓存失效指令。例如 x86有wbinvd 用于此目的（或clflush 用于单行）。

一个问题是它需要 ring-0 权限。另一个是它不保证在任何序列化点之前完成刷新，因此不足以保证系统的非易失性，但它可能足以进行基准测试，只要您可以防止随后的 WB 吃掉增加你的内存带宽。

如果您能克服这些问题，在某些情况下，这可能是一个更好的解决方案，而不是仅仅为了确保缓存被刷新而检查一些大型数据结构。一些 CPU 可能会决定避免缓存他们认为将来不会重用的提取（有几篇关于这些选项的论文，至少有些声称它是在真实 CPU 中实现的）

【讨论】：