Поведение / политика кеш-памяти ЦП для сопоставлений памяти с файловой поддержкой?

TL: DR Файлы с отображением памяти используют обычную политику обратной записи для страниц кэша страниц, которые они отображают в адресное пространство вашего процесса. Вы должны сделать что-то особенное и зависящее от ОС, если вам когда-нибудь понадобятся страницы, не являющиеся WB.

Политика кэширования, применяемая к области адресного пространства, обычно не зависит от операционной системы и зависит только от типа устройства, расположенного за страницей адресного пространства. Фактически, операционная система может применять любую политику кэширования к любой области памяти, но неправильно назначенная политика кэширования может снизить производительность системы или вообще нарушить системную логику.

Существует как минимум четыре политики кеширования:

1. Полное кеширование (обратная запись, также известное как WB). Применяется к физическому адресному пространству, отображаемому в основную память (RAM). Используется для увеличения производительности подсистемы памяти. Основным свойством таких устройств является то, что их состояние может быть изменено только программно и может влиять только на программное обеспечение.

   В реализации файлов с отображением памяти используется полное кэширование, поскольку они полностью реализованы программным обеспечением (операционной системой), которое считывает фрагмент файла с диска и помещает его в память, а затем помещает этот фрагмент (возможно, измененный) обратно на диск. Оборудование обновляет «грязный» бит в таблицах страниц, чтобы операционная система могла определить, что нужно синхронизировать с диском.

2. Кэширование со сквозной записью. (WT) Основным свойством таких устройств является то, что их состояние может быть изменено только программно, но это изменение должно немедленно сказаться на устройстве. В соответствии с этой политикой данные, записанные в регистр устройства ввода-вывода с отображением в память, будут размещаться одновременно в двух местах: в кэше и в устройстве. Но когда будет начато чтение данных, данные будут захвачены из кеша без дорогостоящего доступа к устройству.

   Эта политика кеширования может быть полезна для устройства MMIO, которое не записывает свою память, а только читает то, что написал процессор. На практике это редко используется ни для чего. Графические процессоры не такие, и они записывают видеопамять, поэтому они не используются для видеопамяти. (Для графического процессора нет механизма аннулирования кешей ЦП региона, потому что графический процессор не является частью области согласованности кеш-памяти ЦП)

3. Некэшируемая, объединяющая запись (WC, также известная как USCW): слабо упорядоченная память, обычно используемая для отображения видеопамяти. Подобно некэшируемому, за исключением того, что NT-хранилища позволяют вам эффективно записывать сразу целую строку кэша. movntdqa загрузки позволяют эффективно читать целые строки кэша < / a>, чего нельзя сделать другим способом из регионов WC. При нормальной загрузке данные извлекаются отдельно для каждой загрузки, даже в пределах одной строки, поскольку они не кэшируются.
4. Disabled caching. (UC) Applied to the almost all IO device, because the writing to the memory-mapped IO device register must have immediate effect and read from the memory-mapped IO device register must return to the reader actual data from the device. If caching will be applied to memory-mapped IO device, then two negative effects will be introduced:
   1. The writing to the memory-mapped IO device register will be delayed until the moment when cache controller will decide to flush cache line with written data. As result, the driver won't be able to know when the command written to the device will take effect.
   2. Данные чтения из отображенного в памяти регистра устройства ввода-вывода могут быть кэшированы. И последующие данные, считанные из того же регистра устройства ввода-вывода, отображенного в памяти, могут возвращать не фактические данные с устройства, а устаревшие данные из кеша. Из-за этого водителю будет сложно зафиксировать фактическое состояние устройства.

Чтобы добавить к существующему ответу ZarathustrA: в Windows SEC_NOCACHE включается это кеширование. Есть SEC_WRITECOMBINE, но он кажется неработающим (работает только с SEC_RESERVEили SEC_COMMIT, что означает только с файлом подкачки, и вы не хотите устанавливать SEC_WRITECOMBINE для этого).