Сравните и поменяйте местами
-
Основы CAS
- CAS (Compare and Swap) — это инструкция, которая позволяет атомарно сравнивать и заменять значение в ячейке памяти.
- CAS используется для синхронизации потоков и предотвращения условий гонки.
-
Реализация CAS
- CAS состоит из трех этапов: чтение старого значения, вычисление нового значения и попытка замены.
- Если замена не удалась, алгоритм повторяет попытку с экспоненциальной задержкой.
-
Проблема ABA
- Проблема ABA (Anomymous Bad Address) возникает, когда два или более процессора изменяют значение в памяти, создавая битовый шаблон, похожий на старое значение.
- CAS двойной длины (DCAS) и использование индекса в свободном списке помогают решить проблему ABA.
- Безопасное восстановление памяти (SMR) является более эффективным решением, гарантирующим уникальность указателя.
-
Затраты и выгоды
- В однопроцессорных системах CAS может быть излишним, но в многопроцессорных системах он необходим для предотвращения конфликтов.
- CAS обходится дешевле, чем загрузка без кэширования, особенно в серверных архитектурах.
-
Реализации CAS
- CAS является частью архитектуры IBM 370 с 1970 года и широко используется для параллелизма и синхронизации.
- Современные многопроцессорные архитектуры поддерживают CAS, который является популярным примитивом синхронизации.
-
Реализация на C
- Компиляторы C поддерживают CAS через стандартные функции или ассемблерные инструкции.
- Пример реализации CAS на языке Си демонстрирует базовое поведение, но не обеспечивает атомарности.
-
Расширения CAS
- Существуют расширения CAS для работы с несколькими ячейками памяти.
-
Рекомендации
- Ссылки на дополнительные ресурсы и обсуждение CAS в контексте различных алгоритмов и реализаций.