x86 - 64 架构下拆分锁性能测试：现状、挑战与未来
【导语：本文围绕 x86 - 64 架构上的拆分锁展开，通过对多款 CPU 的测试，揭示了拆分锁对性能的影响，分析了总线锁的实现机制，还探讨了 Linux 的拆分锁缓解措施，为软硬件开发者提供了重要参考。】
“拆分锁”是跨越缓存行边界访问内存的原子操作，在多线程代码中实用。但当原子操作作用于跨两个缓存行的值时，Intel 和 AMD 会使用“总线锁”。总线锁速度慢，还可能影响其他核心性能。现代 CPU 虽能捕获拆分锁，但不同架构受影响程度差异大。
在测试中，不同架构 CPU 的拆分锁性能表现各异。Intel Core Ultra 9 285K 的拆分锁仅影响 L2 未命中情况，超过 L2 后内存访问性能大致减半；AMD Ryzen 9 9900X 的拆分锁延迟比 Arrow Lake 好，但 L2 和 L3 性能下降一个数量级；Alder Lake 的拆分锁性能糟糕，但内存子系统对其容忍度较好；AMD Ryzen 9 3950X 的拆分锁对 L1 未命中情况有毁灭性影响；Intel Core i5 - 6600K 的拆分锁延迟比 Arrow Lake 和 Alder Lake 好；AMD FX - 8350 在拆分锁方面表现出色，缓存命中不受影响；Intel Celeron J4125 的拆分锁延迟比现代架构好，L2 命中不受影响。
“总线锁”术语源于早期多处理器系统，现代 CPU 采用非阻塞分布式互连设置，其确切含义不明确。Intel 的总线锁可能在 IDI 协议中实现，AMD 在 Zen 2 和 Zen 5 中的实现超出传统总线锁范畴，Piledriver 对总线锁的定义也存在困惑。现代 CPU 应准确记录拆分锁对系统的影响。
Linux 的拆分锁缓解措施会捕获拆分锁并引入毫秒级延迟，旨在减轻“噪音邻居”效应，为多用户或服务器系统提供更好的服务质量。但对于消费级系统，这种设置可能反应过度，影响游戏等应用的性能，不利于 Linux 在桌面领域的发展。
编辑观点：拆分锁问题凸显了软硬件协同优化的重要性。开发者应尽量避免使用拆分锁，硬件厂商也需优化性能。Linux 的缓解措施需平衡多用户和消费级系统的需求，以推动技术更好发展。