在 C++ 中与 "versioning" 同步

Question

请考虑以下同步问题：

initially:
    version = 0           // atomic variable
    data = 0              // normal variable (there could be many)

Thread A:
    version++
    data = 3

Thread B:
    d = data
    v = version
    assert(d != 3 || v == 1)

基本上，如果线程 B 看到 data = 3，那么它也必须看到 version++。

为了始终满足线程 B 中的断言，我们必须强加的最弱内存顺序和同步是什么？

如果我对 C++ memory_order 的理解正确，则不会执行发布-获取顺序，因为这保证了线程 A 中 version++ 之前的操作将被 [=15 之后的操作看到=], 在线程 B.

获取和释放围栏的作用方向相同，但更为通用。

正如我所说，我需要另一个方向：B看到data = 3 暗示 B看到version = 1.

我正在使用这种“版本控制方法”来尽可能避免在我正在设计的数据结构中出现锁定。当我看到有什么变化时，我退后一步，阅读新的 version 并重试。

我正在努力使我的代码尽可能可移植，但我的目标是 x86-64 CPU。

Answer 1

您可能正在寻找 SeqLock, as long as your data doesn't include pointers. (If it does, then you might need something more like RCU 来保护可能加载指针、暂停/休眠一段时间，然后在很久以后取消引用该指针的读者。）

您可以使用SeqLock序列计数器作为版本号。（version = tmp_counter >> 1 因为每次写入有效负载需要两个增量，让读者在读取 non-atomic data 时检测撕裂。并确保他们查看与此序列号一起使用的 data。确保您没有第 3 次读取原子计数器；使用您读入的本地 tmp 来验证匹配 before/after 复制 data.)

如果读者在 data 被修改时碰巧尝试阅读，他们将不得不重试。但它是 non-atomic，所以如果线程 B 看到 data = 3 就不可能 可以成为创建同步的一部分；它只能是你看到的东西作为与作者的版本号同步的结果。

参见：

- 我在 C++ 中对 SeqLock 的尝试，有很多评论。这有点 hack，因为 ISO C++ 的 data-race UB 规则过于严格； SeqLock 依赖于检测可能的撕裂而不是使用撕裂的数据，而不是完全避免并发访问。这在没有硬件竞争检测的机器上很好，所以不会出错（就像所有真正的 CPU 一样），但 C++ 仍然调用该 UB，即使 volatile（尽管这使它更多地进入 implementation-defined 领域） .在实践中它很好。

GCC reordering up across load with `memory_order_seq_cst`. Is this allowed? - 8.1 中修复的 GCC 错误可能会破坏 seqlock 实现。

如果你有多个写者，你可以使用sequence-counter本身作为写者之间互斥的自旋锁。例如使用 atomic_fetch_or 或 CAS 尝试设置低位以使计数器变为奇数。（tmp = seq.fetch_or(1, std::memory_order_acq_rel);，希望编译到 x86 lock bts）。如果它之前没有设置低位，则该作者赢得了比赛，但如果是，则您必须重试。

但是只有一个写入器，您不需要对原子序列计数器进行 RMW，只需存储新值（通过写入负载排序），因此您可以保留它的本地副本，或者只保留它轻松加载它，并存储 tmp+1 和 tmp+2.

在 C++ 中与 "versioning" 同步

Synchronization with "versioning" in c++

c++

multithreading

synchronization

lock-free