与 CAS（比较和交换）相比，LL/SC 的优势是啥？

Posted 2023-02-16

【中文标题】与 CAS（比较和交换）相比，LL/SC 的优势是啥？

【英文标题】：What' s the advantage of LL/SC when compared with CAS (compare-and-swap)?与 CAS（比较和交换）相比，LL/SC 的优势是什么？

【发布时间】：2015-08-19 14:02:22

【问题描述】：

在计算机体系结构中，LL/SC 与 CAS（比较和交换）相比有什么优势？我认为 LL/SC 可以在多核系统中解决活锁问题，并解决 ABA 问题，但 CAS 不能。与 CAS 相比，我找不到 LL/SC 的任何优势。谁能告诉我？

【问题讨论】：

有一个基本的比较here。

感谢您的回答。对比太简单了。我想知道详细的性能对比。

【参考方案1】：

由于没有人回答，LL/SC 不会遇到 ABA 问题，因为如果 LL 引用的地址被修改，条件存储将失败。此外，它不能活锁，因为一个或多个 LL/SC 对失败意味着另一个成功。 CAS 也可能更昂贵，因为它可能需要刷新无效队列。

【讨论】：

感谢您的回答。现在我知道 LL/SC 完全不会受到 ABA 问题的影响，因为上下文切换会导致 SC 失败。但是，当 LL 和 SC 之间的其他核心发生太多其他 LL(s) 时，就会出现 case livelock，因为其他核心的 LL 会导致 SC 失败。

@winter 我不确定我是否完全理解您的描述。您能否用您不理解或您想知道的内容更新您的问题？

使用 LL/SC 的实现在某些情况下会产生活锁情况。我认为基本情况是两个硬件线程使彼此的 LL/SC 操作无效。这就是为什么在 LC 和 SC 之间可以做的事情受到限制的原因。另请参阅yarchive.net/comp/linux/cmpxchg_ll_sc_portability.html 和 RISC-V 手册，特别讨论 LR/SC 和“受约束的 LR/SC 序列”。

@Flow：这不是一个线程在 它自己的 LL 和 SC 之间所做的事情，这就是问题所在，甚至是 MESI 共享请求（用于对缓存的只读访问）行）会导致 SC 发生故障。 （因为之前拥有它的核心必须从 Modified 或 Exclusive 状态转换出来，并且 SC 依赖于自 LL 以来一直处于这些状态之一的线路，从而保证没有其他核心可以看到原子操作的内部）。我猜高性能多核 CPU 倾向于延迟 MESI 响应，以让 LL/SC 有更多机会完成并避免活锁等。