修复伪共享问题

简要示范全流程使用动态源码优化工具对源码文件进行采集分析，以falsesharing_demo.cpp源码文件为例，发现伪共享问题，根据优化建议进行修复并验证修复成功。整体流程如图1所示。

图1 整体流程图

工具基于采集的数据输出热点问题，无法保证扫描出程序中所有的伪共享问题。

前提条件

以动态源码分析工具安装路径“/home/DevKit-Optimizer-CLI-x.x.x-Linux-Kunpeng”为例。

操作步骤

定位伪共享问题发生的位置。

编译源码文件，生成可执行二进制文件。以源码文件存放路径“/home/test/falsesharing_demo.cpp”为例，请根据实际情况进行修改。

g++ /home/test/falsesharing_demo.cpp -o falsesharing_demo -g -lpthread

falsesharing_demo.cpp文件内容如下：

          
           
             
             
               #include <sched.h>
#include <cstring>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

#define EXE_TIME 999999990
#define NUM_THREADS 2

int arr[32];

void *sum_a(void*)
{
    int cpu_num = 0;
    cpu_set_t mask;
    cpu_set_t get;
    CPU_ZERO(&mask);
    CPU_SET(cpu_num, &mask);
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1) {
        perror("warning: could not set CPU affinity\n");
    }
    CPU_ZERO(&get);
     if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1) {
        perror("warning: could not get CPU affinity\n");
    }

    if (CPU_ISSET(cpu_num, &get)) {
        printf("sum_a affinity cpu_id: %d, current cpu: %d\n", cpu_num, sched_getcpu());
    }

    int s = 0;
    for (int i = 0; i < EXE_TIME; i++) {
        s = arr[0];
        arr[0] += 1;
    }
}

void *inc_b(void*)
{
    int cpu_num = 1;
    cpu_set_t mask;
    cpu_set_t get;
    CPU_ZERO(&mask);
    CPU_SET(cpu_num, &mask);
    if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1) {
        perror("warning: could not set CPU affinity\n");
    }
    CPU_ZERO(&get);
     if (sched_getaffinity(0, sizeof(get), &get) == -1) {
        perror("warning: could not get CPU affinity\n");
    }

    if (CPU_ISSET(cpu_num, &get)) {
        printf("inc_b affinity cpu_id: %d, current cpu: %d\n", cpu_num, sched_getcpu());
    }
    
    int s = 0;
    for (int i = 0; i < EXE_TIME; i++) {
        s = arr[1];
        arr[1] += 1;
    }
}

int main()
{
    int ret;
    pthread_t tids[NUM_THREADS];
    ret = pthread_create(&tids[0], NULL, sum_a, NULL);
    if (ret != 0) {
        printf("pthread_create error: error code %d\n", ret);
        return -1;
    }
    ret = pthread_create(&tids[1], NULL, inc_b, NULL);
    if (ret != 0) {
        printf("pthread_create error: error code %d\n", ret);
        return -1;
    }
    pthread_join(tids[0], NULL);
    pthread_join(tids[1], NULL);
    return 0;
}

              

            

          
         

在“/home/test”目录执行二进制文件。

          
               ./falsesharing_demo

返回信息如下：

inc_b affinity cpu_id: 1, current cpu: 1
sum_a affinity cpu_id: 0, current cpu: 0

保持程序运行，进入源码优化工具目录，指定falsesharing_demo进程的 PID ，采集基础性能数据，生成数据文件。
```
cd /home/DevKit-Optimizer-CLI-x.x.x-Linux-Kunpeng
./devopt.sh record -p 3315674 -d 5 -o /home/test
```
进程PID为3315674，采集时间指定为5s，在“/home/test”下生成数据文件。

返回信息如下：
```
Saved the record data to /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata
```
启用精细化内存采集模式，基于数据文件进行精细化内存分析。
```
./devopt.sh record -p 3315674 -d 5 -m -i /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata
```
执行上述命令会读取数据文件中的基础性能数据，启动伪共享检测工具进行精细化内存采集，分析检测伪共享问题，将检测结果追加到原始数据文件中。

返回信息如下：
```
Possible false sharing detected
```

选择以下两种方式之一，查看分析结果。

使用script命令查看分析结果。

./devopt.sh script -i /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata -t memory

返回信息如下：

FS 1: 0x4009bc <-> 0x400bcc Type:SL CacheLineAddr:0x420040 Access Info: adjacent;+0x20/+0x24;4B/4B
    A: sum_a(void*)@/home/test/falsesharing_demo:32
    B: inc_b(void*)@/home/test/falsesharing_demo:59

表1 字段说明
字段	字段说明
FS	FS（False Sharing）表示该事件属于伪共享类型。
1	表示伪共享事件的排序序号，表示伪共享对的分析优先级。
0x4009bc、0x400bcc	访问缓存行的程序计数器地址。
Type	表示内存访问的类型。 SS（Store-Store）表示两次访问都是写操作。 SL（Store-Load）表示一次访问是写操作，一次访问是读操作。
CacheLineAddr	缓存行中发生伪共享问题的起始地址。示例中的“0x420040”为发生伪共享问题的缓存行起始地址。
Access Info	内存访问信息，包括访问的缓存行地址是否相邻，偏移量和访问宽度。 “adjacent”表示两次访问缓存行的地址相邻。 “same-line”表示两次访问缓存行的地址不相邻。示例中的“adjacent”表示两次访问缓存行的地址相邻，“+0x20/+0x24”表示两次访问的偏移量为“+0x20”和“+0x24”，“4B/4B”表示两次访问的宽度都是4字节。
A、32	第一个程序计数器地址对应的函数名和源码行数。示例中的“A”和“32”表示第一个程序计数器地址（0x4009bc）对应函数名和源码行数。
B、59	第二个程序计数器地址对应的函数名和源码行数。示例中的“B”和“59”表示第二个程序计数器地址（0x400bcc）对应函数名和源码行数。

使用report命令查看分析结果。

./devopt.sh report -i /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata

返回信息如下：

总览界面表格区域中各函数的issue列显示值为M，表示该函数检测出了伪共享问题，按Enter键进入明细页面后，建议区域（Code Suggestion）显示源码优化建议。如下图所示。

以sum_a(void*)函数为例，建议区域（Code Suggestion）显示内容如下：

Code Suggestions
Memory:
FS 1: self=0x4009bc L:32 <-> inc_b(void*) pc=0x400bcc L:59, kind=SL, cacheLine=0x420040, adjacent(+0x20/+0x24, 4B/4B)

Suggestion: isolate hot data on separate cache lines using padding or alignas(64), and prefer thread-local or per-thread state with deferred merge or publish to reduce cache-line contention.

以inc_b(void*)函数为例，建议区域（Code Suggestion）显示内容如下：

Code Suggestions 
Memory: 
FS1: self=0x400bcc L:59 <-> sum_a(void*) pc=0x4009bc L:33, kind=SL, cacheLine=0x420040, adjacent(+0x20/+0x24, 4B/4B)  

Suggestion: isolate hot data on separate cache lines using padding or alignas(64), and prefer thread-local or per-thread state with deferred merge or publish to reduce cache-line contention.

字段说明请参见表1。

得出结论。
1. 源码优化工具检测结果表明：sum_a函数和inc_b函数访问了同一缓存行内两个相邻但不同的4B区域。
2. 查看源码，sum_a函数绑定到cpu 0，inc_b函数绑定到cpu 1。对应伪共享冲突代码行分别频繁读写arr[0]和arr[1]，而arr是连续的int数组： int arr[32]。
3. arr[0]和arr[1]共享了同一条缓存行，因此触发了典型的伪共享问题。

修改伪共享问题。
修改源码文件，使用padding或alignas(64)隔离。将源码文件中第9行的“int arr[32];”修改为以下内容：
```
struct alignas(64) Item {   
     int value;   
     char padding[60]; 
};
```
将源码文件中第32行的“s = arr[0];”和第33行的“arr[0] += 1;”修改为以下内容：
```
s = arr[0].value;

arr[0].value += 1;
```
将源码文件中第58行的“s = arr[1];”和第59行的“arr[1] += 1;”修改为以下内容：
```
s = arr[1].value;

arr[1].value += 1;
```
验证是否解决伪共享问题。
保存修改内容，重新编译运行源码文件，重新执行采集命令。
```
./devopt.sh record -p 3315674 -d 5 -o /home/test
```
返回信息如下：
```
Saved the record data to /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata
```
再次进行精细化内存分析。
```
./devopt.sh record -p 3315674 -d 5 -m -i /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata
```
返回信息如下：
```
No false sharing detected
```
显示结果表明分析成功，未检测到伪共享问题。
使用report命令查看分析结果。
```
./devopt.sh report -i /home/test/devopt_3315674_20260513155321.rawdata
```
返回的总览界面如下图所示。

总览界面的表格区域显示sum_a函数和inc_b函数的issue列未显示M，mem_bound数值下降，进入明细界面未显示源码优化建议，表明伪共享问题已解决。

父主题： 使用示例