我们知道，缓存如果不保证一致性，可能会导致程序发生预期之外的结果，正确性得不到保障，那如何保证缓存的一致性呢？

MESI协议就是用来解决缓存一致性问题的，下面来一步一步聊聊什么的MESI。

了解MESI之前，先了解一下什么是总线窥探。

一般我们的电脑和服务器都是基于总线的架构（Bus-based）。例如上图有3个cpu核心和一个共享的主存，每一个cpu通过同一个总线向主存读写数据。

总线窥探从通俗的话来讲，就是每一个cpu都可以监测到某一个内存地址的更新操作，因为所有cpu都是共用同一个bus，所以cpu可以关注自己的cache里有那些地址，并且关注这些地址的数据是否有更新。

那么是怎么实现这个窥探的呢？

有两种协议，写失效（Write Invalidate） 和 写更新（Write Update）

无论是Write Invalidate 还是 Write Update 操作，都需要通过总线仲裁来完成，总线仲裁就是同一时刻，只有一个cpu能够使用总线，类似给总线加了一把锁。

写更新协议看上去最简单，但是存在性能问题，例如多次更新同一条数据，需要占用多次总线进行同步更新，而占用总线的成本是非常高的。

写失效协议虽然使用起来相对复杂，但是是最节省总线资源的方案，因为写失效协议不需要每次更新其他cpu缓存，仅仅是发送缓存失效消息。

如果你再多思考一下， 你会发现写失效不一定总是性能上强于写更新的，例如当一个cpu核心更新了一条数据之后，其他的cpu核心马上需要读取数据， 那总线资源一样会占用的非常大，但是实际情况不会这么极端。从经验上来看，写失效在性能上是好于写更新，但是不是绝对的。

在了解什么是写失效（Write Invalidate）之后，来看看什么是MESI。

MESI相当于是Write Invalidate的一个拓展，MESI试图让使用Write Invalidate协议的过程中，尽可能的节省总线资源。

MESI协议定义了所有的缓存行都有一个状态，状态分为4种：

从上面的名字可以看出来，MESI其实就是这4种操作的首字母

MESI还对缓存行的操作，进行了抽象，所有的操作都可以抽象成4种：

用一张图来展示这4种操作对应的状态变化：