目录一致性与片上互连

更新时间：2026-10-01。已有 MESI 等 snoopy 协议，本文讲核数一多为什么要换成目录。

本文要回答的问题

• snoopy 广播的可扩展性问题是什么？
• 目录如何知道该通知哪些核？

一、广播瓶颈

snoopy 假设每次一致性事务都广播到总线上所有核并由其各自检查，核数一大，带宽和能耗随核数爆炸，总线也难扩展。

二、目录的点对点

在 home node 维护目录项：记录每行的状态、唯一拥有者或共享者集合。写操作只向相关的共享者/拥有者发无效化，不打扰无关核，流量近似随实际共享者增长。代价是目录存储（每行额外位）和额外间接延迟。

三、常见坑

• 在大规模 mesh 上仍用纯广播。
• 忽略目录存储与 home 热点。
• 目录共享者表示过粗造成额外探测。

小结

目录用每行状态把一致性变成点对点、随共享者而非总核数扩展，代价是目录存储和一跳延迟。下一篇 缓存与持久内存/存储层级。

总结

snoopy 协议把每次一致性事务广播给所有核、靠各自嗅探应答，核数一多带宽与能耗随之爆炸，因此大规模多核必须改用目录协议：home node 为每行维护状态和拥有者/共享者集合，写操作只向真正相关的核发起点对点无效化，流量随实际共享者而非总核数增长。可扩展性不是免费的——目录用每行额外存储和多一跳间接延迟，换掉了广播的平方级代价，而 home 热点与过粗的共享者表示则是它自己的新瓶颈。