内存屏障

        严格来讲，内存屏蔽不止仅限于 Linux Kernel 范畴，其实 Windows 中也有这个概念，只不过在编写 Linux Kernel 时对于这个概念会经常的遇到，所以暂归此类。

        Barrier (Optimization barrier)像立在代码中的一堵墙，前面的代码不能重排到后面，后面的代码不能重排到前面，当然，受约束的前提是这些代码都是依赖内存的。”memory ” 就是告知内存被修改了，依赖内存的变量在之后都将被重读，除非对应内存是只读的，否则任何访存指令都会添加内存依赖。加上volatile修饰符可以防止对其进行优化，因为Optimization barrier是一个空语句，如果不加上volatile，编译器可能会过激优化，将其删除。屏障之前，所有在寄存器中的结果要写回内存；屏障之后，数据需要重新从内存中加载，其实这一点很像一个全局的volatile读写语义。

        引申：编译器的指令重排和内存缓存可以加快cpu 执行指令（为流水作业并行尽量铺平道路，让这些工作在编译期就努力创造条件）和内存访问（寄存器缓存）的速度，对于没有依赖关系的指令是有非常大的优化的，但是在端口操作过程中，有一些隐式的依赖，比如只有当上一个寄存器指令数据全部存取完成后，再向端口写数据才会生效，像这样的依赖，编译器的优化可能会给我们造成困扰，这个时候就需要对 cpu 硬件来控制屏障来保证在屏障以后，以前的指令读写的情况了。

        在 CPU 实现中，在序列正常的情况下，读和写的先后顺序是由 CPU 来保证的，后面的读写指令必然会在前面的读写指令完成后才完成。但在 smp 架构下，cache 的同步是异步的，需要使用屏障来保证 cache line 同步消息发出的顺序，以此类推，在接收 cpu 上即使接收和 cache 同步消息是顺序到来，处理更新的电路完成时间也是存在差异的，有可能后到的消息先同步完成，要想保证数据全部同步好，就要使用读屏障，来保证在屏障之前所有的读操作完成，当然就包括了 cache line 的更新工作，这也相当于读操作的一部分。

        I/O 设备的乱序，是因为虽然cpu 保证了写入内存（映射内存）的顺序，但有可能 I/O 控制器比较随意，当数据或状态寄存器的值还未真正初始好时，后到的控制寄存器的值就已经可用，并且 I/O 控制器就随意地认为可以执行了，造成错误，此时，应该由 I/O 控制器提供屏障来保证之前的动作已经完成，再进行屏障后的动作。