cpuid與cache資訊的獲取
上週一位同事問道getconf與sysconf()在xeon e5620機器上獲取的cache相關資訊為全0的問題。通過分析glibc中sysconf()的實現，現已查明。
在我們的環境中，glibc的版本為2.5。而實現sysconf()函式時，採用了cpuid指令。但是並沒有考慮到該指令最新的變化。故在e5620處理器上得到的cache相關資訊全部為0。
我們首先說一下cpuid指令。在是x86平台上用於獲取處理器相關資訊的指令。比如處理器的字串標識、支援的功能集合、cache資訊、tlb資訊等。在較老的處理器上，我們使用此指令獲取cache資訊的方法為：將eax暫存器置為2，然後呼叫cpuid指令。指令的返回值儲存在eax、ebx、ecx、edx暫存器中。看官可嘗試使用以下**。
voidget_cache_info()
unsigned int eax = 0;
unsignedint ebx = 0;
unsigned int ecx = 0;
unsigned int edx = 0;
asm volatile ("mov $2, %%eax; cpuid" : "=a"(eax), "=r" (ebx),
"=c" (ecx), "=d" (edx) :);
printf("eax: %x\n", eax);
printf("ebx: %x\n", ebx);
printf("ecx: %x\n", ecx);
printf("edx: %x\n", edx);
以xeon(r) e5530 cpu為例，我們可以得到以下結果：
eax: 55035a01
ebx: f0b2e4
ecx: 0
edx: 9ca212c
這些數字的具體含義為：
1. 0x55：指令tlb資訊，支援4-kb,2-mb or 4-mb大小的頁面，全相聯，128項。
2. 0x03: 資料tlb資訊，支援4kb頁面，4路組相聯，64項。
3. 0x5a: 資料tlb0資訊，支援2-mb或4-mb大小的頁面，4路組相聯，32項。
4. 0x01: 指令tlb資訊，支援4-kb大小的頁面，4路組相聯。
5. 0xf0: 每次預取64位元組。
6. 0xb2: 指令tlb資訊，支援4-kb大小的頁面，4路組相聯，64項。
7. 0xe4: l3 cache資訊，大小為8mb，16路組相聯，cache line大小為64位元組。
8. 0x09: l1指令cache資訊，32kb大小，4路組相聯，cacheline為64位元組。
9. 0xca:共享2級tlb資訊，支援4-kb大小的頁面，4路組相聯，512項。
10. 0x21: l2 cache資訊，256kb，8路組相聯，cache line為64位元組。
11. 0x2c: l1資料cache資訊，32kb，8路組相聯，cacheline為64位元組。
根據上述資訊，看官，我們可以獲得針對各級cache與tlb的所有引數資訊。因此，glibc2.5版本下的sysconf()能夠通過這種方法獲得我們希望查詢的cache相關引數。
但是，在e5620處理器上略有不同。讓我們先來看一下在e5620處理器上執行上述**的結果：
eax: 55035a01
ebx: f0b2ff
ecx: 0
edx: ca0000
我們看到那些tlb相關的資訊跟e5530得到的結果是一樣的，但是ebx[0:7]為0xff。這個0xff表示必須要通過cpuid.4獲取。cpuid.4表示在執行cpuid指令之前，將eax賦為4。ok，這就是為什麼glibc2.5版本中的sysconf()函式不能正確得到cache資訊的原因。
在執行cpuid.4時，還需設定另外乙個引數，用以說明我們查詢的是哪一級cache。該引數通過ecx暫存器設定。ecx的輸入與cache的對應關係如下：
0：l1d
1：l1i
2：l2
3：l3
我們以l1d cache為例，看看在e5620上如何獲取cache資訊。首先對上述**中的內聯彙編略作修改：
asm volatile ("mov $4, %%eax; mov $0, %%ecx; cpuid" :"=a" (eax), "=r" (ebx),
"=c" (ecx), "=d" (edx) :);
執行後，得到結果如下：
eax: 3c004121
ebx: 1c0003f
ecx: 3f
edx: 0
eax[4:0]=1，表示這是乙個資料cache。eax[7:5]=1，表示該cache的級別為1，即為l1d。eax[8]=1表示該cache處於自初始化的cache層（selfinitializing cache level）。eax[9]=0，表示此cache不是全相聯cache。eax[25:14]=1表示能夠共享此cache的最大執行緒數為2。eax[31:26]=15，表示這個處理器package上，最多支援16個核心。
ebx[11:0]=63表示cache linesize為64位元組。ebx[21:12]表示此cache不支援硬體cache line分割槽。ebx[31:22]=7，表示此cache為8路組相聯。ecx[31:0]=7表示此cache的組數為8組。
那麼該cache的大小可以通過如下方式計算：
cachesize = ways * 分割槽數 * line size * 組數
e5620上的l1d大小為32k。
另外，我檢視了最新的glibc版本，此問題已修正。
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