minnesbarriär

Minnesbarriär, eller memory barrier på engelska, är en mekanism inom datorarkitektur och programmering som tvingar en viss ordning på minnesoperationer i system med flera kärnor eller processorer. Syftet är att kontrollera hur läsningar och skrivningar av delat minne används och när förändringar blir synliga för andra trådar. Utan barriärer kan processorer och cacheminnen omordna operationer och leda till oförutsägbara resultat.

En barriär definierar vilka operationer som måste fullbordas i sin ordning innan de följande operationerna får verkställas. Till exempel kan man skriva data och därefter sätta en flagga; barriären ser till att alla tidigare skrivningar är synliga innan den nya flaggan ändras. Detta är viktigt för korrekt synkronisering i låsfria program och i implementering av byggstenar såsom lås, semaforer och atomära operationer.

Det finns olika typer av minnesbarriärer beroende på arkitektur: enbart läsbarriär (ger ordning för läsningar), enbart skrivbarriär (för skrivningar), eller en fullständig barriär som även hindrar omordning av både läsningar och skrivningar. Plattformar som x86 har starka ordningar och erbjuder specifika instruktioner som mfence, lfence och sfence för att åstadkomma barriärer, medan ARM och PowerPC använder olika instruktioner och modeller för minnessynlighet. I praktiken används barriärer ofta tillsammans med atomära operationer för att implementera korrekta synkroniseringsmekanismer.

På programspråknivå används minnesbarriärer via atomära operationer och minnesordningar i språk som C++11/14 (memory_order_acquire, memory_order_release, memory_order_seq_cst) och Java genom volatile-fält eller Atomic-klasser. Val av ordning påverkar både korrekt synkronisering och prestanda.