multithreading - 多个 CPU 上的多个进程读取和写入相同的数据

Question

我现在正在研究并发，我有一些疑问。

天真的、非原子方式读取一个值，加 1，然后写回。如果 2 个进程同时运行，则这些步骤可能会相互交错。例如，第一个进程读取并添加 1，但它被挂起。第二个进程读取，加 1 并写回并被中断。第一个进程恢复并写回旧值。

我了解原子比较和交换如何解决问题。它读取，加 1，并使用比较和交换来写入，如果比较和交换失败，则重试。

但是，我正在想象一个场景，我们有多个内核执行多个线程。如果第一个进程和第二个进程在不同的内核上同时运行会怎样？即 CPU1 上的 Process1 在 CPU2 上的 Process2 读取、添加、比较和交换的同时进行读取、添加、比较和交换。我认为比较和交换也会成功。

这种情况甚至可能吗？如果是这样，它是如何处理的？

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比较和交换是在硬件中实现的；粗略地说，处理器与内存总线一起工作，以确保执行比较和交换的内核具有对共享内存的独占访问权限。所以这两个进程实际上不可能同时运行：一个将是第一个获得共享内存的（硬件保证的）锁。

例如，在 Intel 上，原子比较和交换是由 LOCK CMPXCHG 实现的。LOCK 前缀确保：

在多处理器环境中，LOCK# 信号确保处理器在信号被断言时独占使用任何共享内存。

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