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有趣的是,我发现很多程序员错误地认为"无锁"只意味着"没有互斥的并发编程".通常,还存在一个相关的误解,即编写无锁代码的目的是为了获得更好的并发性能.当然,无锁的正确定义实际上是关于进度保证.无锁算法保证至少一个线程能够前进,无论其他线程正在做什么.

这意味着无锁算法永远不会有一个代码,其中一个线程依赖于另一个线程才能继续.例如,无锁代码不能具有线程A设置标志的情况,然后线程B在等待线程A取消设置标志时保持循环.这样的代码基本上实现了一个锁(或者我称之为伪装的互斥锁).

然而,其他情况更微妙,在某些情况下我真的无法确定算法是否符合无锁定的要求,因为"取得进步"的概念有时对我来说似乎是主观的.

其中一个例子是(备受好评的,afaik)并发库liblfds.我正在研究liblfds中多生产者/多消费者有界队列的实现 - 实现非常简单,但我无法确定它是否应该符合无锁定条件.

相关算法在lfds711_queue_bmm_enqueue.c.Liblfds使用自定义原子和内存障碍,但算法很简单,我可以用段落左右来描述.

队列本身是一个有界的连续数组(ringbuffer).共享read_index和write_index.队列中的每个插槽都包含一个用户数据字段和一个sequence_number值,它基本上类似于一个纪元计数器.(这避免了ABA问题).

PUSH算法如下:

1. 原子上负载 write_index
2. 尝试write_index % queue_size使用试图设置write_index为的CompareAndSwap循环在队列中保留一个插槽write_index + 1.
3. 如果CompareAndSwap成功,则将用户数据复制到保留的插槽中.
4. 最后,sequence_index通过使其等于来更新插槽write_index + 1.

实际的源代码使用自定义原子和内存障碍,因此为了进一步清楚这个算法,我简要地将它翻译成(未经测试的)标准C++原子以获得更好的可读性,如下所示:

bool mcmp_queue::enqueue(void* data)
{
    int write_index = m_write_index.load(std::memory_order_relaxed);

    for (;;)
    {
        slot& s = m_slots[write_index % m_num_slots];
        int sequence_number = s.sequence_number.load(std::memory_order_acquire);
        int difference = sequence_number - write_index;

        if (difference == 0)
        {
            if (m_write_index.compare_exchange_weak(
                write_index,
                write_index + …

我是低级别的新手,所以我完全忘记了你可能面临的问题,我甚至不确定我是否理解"原子"一词.现在我试图通过扩展程序集围绕内存操作进行简单的原子锁.为什么？为了好奇.我知道我在这里重新发明轮子,可能会过度简化整个过程.

这个问题？ 我在这里提供的代码是否实现了使内存操作既线程安全又可重入的目标？

• 如果它有效,为什么？
• 如果它不起作用,为什么？
• 还不够好？我应该在C中使用register关键字吗？

我只想做...

• 在内存操作之前,锁定.
• 记忆操作后,解锁.

代码:

volatile int atomic_gate_memory = 0;

static inline void atomic_open(volatile int *gate)
{
    asm volatile (
        "wait:\n"
        "cmp %[lock], %[gate]\n"
        "je wait\n"
        "mov %[lock], %[gate]\n"
        : [gate] "=m" (*gate)
        : [lock] "r" (1)
    );
}

static inline void atomic_close(volatile int *gate)
{
    asm volatile (
        "mov %[lock], %[gate]\n"
        : [gate] "=m" (*gate)
        : [lock] "r" (0)
    );
}

然后像:

void *_malloc(size_t size)
{
        atomic_open(&atomic_gate_memory);
        void *mem = malloc(size);
        atomic_close(&atomic_gate_memory); …