的优先级大小_cache也有优先级

在实时操作系统中，task是有优先级的，这里的优先级体现的是对CPU的使用权。按理说为了保证关键任务的执行，不光CPU，其他的系统资源，比如内存，也应该优先为这些任务提供服务才对。

操作系统可以保证关键任务对内存的需求，比如在中断上下文，或者持有spinlock的任务（两者都属于atomic上下文），通过GFP_ATOMIC标志位向内核申请内存，在系统内存不足的情况下，可以使用内核预留的内存（参考这篇文章）。

现在处理器的高速cache越来越大，常用的内存数据都是放在cache中的，CPU主要和cache打交道，而操作系统是没法让cache优先为某个任务服务的。

为此，intel从Xeon E5 v4系列处理器开始，提供了一种叫Cache Allocation Technology(CAT)的技术，可以让系统软件（OS或者虚拟化中的hypervisor）为某个应用划定可以使用的最外层的cache（LLC - Last Level Cache，通常为L3）空间的大小，后续新的处理器甚至支持对L2的划分。

在CAT技术中，任务对cache使用的优先级是通过classes of service (COS)来标定的，而cache的空间根据划分，比如一个有32个cache line的4-wat set associative的cache，其含有的set就是8个。

软件对CAT的配着和使用过程是这样的：

OS初始化的时候通过CPUID指令查询得到当前的处理器支持的COS级数和L2/L3的cache sets数目，然后OS为每级COS配置对应的cache sets。假设当前处理器支持4级COS，COS 0优先级最高，COS 3最低。

如果每个COS级别的任务对所有cache都有相同的访问权（相当于没有使用CAT），其配置关系就是这样的（横向代表cache set，纵向代表COS，A代表可以Allocate）：

让高优先级的任务可以访问的cache sets多于低优先级的任务，但某些cache sets可以被高优先级和低优先级的任务共享（overlap），则是这样的：

如果把高优先级和低优先级的任务对cache的使用完全隔离，则是这样的：

当发生context switch时，OS会为即将执行的task分配一个COS级别（系统启动后所有任务默认都是COS 0级的）。那这个task运行起来后怎么知道OS是怎么配置cache空间的，或者说哪些cache sets是它可以访问的？

获得cache使用权靠的是tag比对，前面的文章介绍过，比如VIPT，就是以物理地址做tag同cache line中的tag做匹配的，匹配的上就可以使用可以这个cache line。同样的，task会带上OS给它的代表COS的tag去匹配该COS级别对应的cache空间。

COS的分配是动态的，也就是说OS可以为同一个task在两次调度运行时分配不同的COS优先级，但是更换了COS级别，很可能就更换了cache sets（如果是overlap的配置则不一定），这样新的cache sets里就没有这个task常用的数据和代码，所以一般不推荐这样做。

如果想进一步细化不同task对代码和数据的使用，还可以利用基于CAT的扩展技术Code and Data Prioritization(CDP)。CDP默认是关闭的，如果开启，由于每个COS级别都分为Code和Data，所以系统支持的COS级别将减半。

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