volatile 能否解决缓存一致性问题

为何会产生这样的疑问，还得从一个工作中的 Bug 说起。在使用 PMP（Physical Memory Protect）对物理内存进行保护时，无法成功保护，简单来说 PMP 可以对一段物理内存设置保护，如保护这段内存不可写。测试时，先对这段内存写入0x1234，再读取这段内存。如果读取的值为0x0表示保护成功，但实际总能成功读取0x1234。

volatile int test;
test = read(0xFF740000);
print("Before = %x\n", test); // 保护之前数据 Before = 0x1111 
PMP(0xFF740000, 0x400);       // 保护这段内存不可写
write(0xFF740000, 0x1234);    // 写入数据
test = read(0xFF740000);
print("After = %x\n", test);  // 预期读取为0x0，实际总能成功读取0x1234

因为读取的变量test设置为volatile，所以按照以往的理解，系统总是重新从它所在的内存读取数据，这里应该能正确读取出数据。

但是忽略了一点，当使用volatile变量时，CPU 只是不再使用寄存器中的值，直接去内存中读取数据，这里的内存实际上是包括 Cache 的。

所以当数据被 Cached 之后，当再次读取时，CPU 可能会直接读取 Cached 的数据，而不是去读取真正内存中的数据。因此，volatile 不能解决缓存一致性问题。

关于 Cache 的详细信息，请参考CPU Cache 高速缓存 - 如云泊。