事务的原子性

🧩 事务是什么？

“We refer to a write operation as a write transaction and a read operation as a read transaction, implying that each operation has to be atomic with respect to one another.”

这句话的含义是：

• “读”和“写”不仅仅是一个CPU的操作指令，还包括：

  • 在cache中查找
  • 与总线交互（广播、监听）
  • 与其他缓存交互（snoop）
  • 与主存交互（读写）

• 整个“操作”是一个 复合动作的集合，这就是所谓的一个 transaction（事务）。

并且：

• 要求这个事务是“原子的”：不能被打断、不能被看到一半完成一半没完成。
• 要求多个事务之间“串行化”：多个处理器发出的事务必须能定义出一个总顺序，大家都能一致地观察到。

🔧 RMW 指令（Read-Modify-Write）产生什么事务？

RMW（Read-Modify-Write）操作，比如：

• LOCK XCHG（x86）
• LDREX/STREX（ARM）
• atomic_add, compare-and-swap 等

这些操作看起来像一个复合指令：它从内存中读取数据，修改它，然后再写回去。但 对系统一致性而言，它必须是一个原子事务。可以称为 RMW事务

RMW 指令产生的不是两个独立的读事务 + 写事务，而是一个“复合的原子事务”。
这个事务内部可能包含如下步骤：

步骤	描述
1. PrRd	处理器先读取该地址的 cache line
2. BusRd/BusRdX	若 miss，则发起总线读取（或读-独占）
3. 获得独占访问权限（exclusive）	通过总线协议，将其他 cache line 置为 Invalid
4. PrWr	执行写入（如是 write-through，还会触发 BusWr）

指令 和事务的关系

• 只要是会仿存动作的指令（无论普通还是原子操作），都只会产生一个事务，且这个事务是原子的。
• 这个事务中，访存动作的次数是指令决定的.

事务和总线交互的关系

• 一条访存指令产生的事务 = 若干个总线交互（和cache状态转移）的集合
• 但从 一致性语义角度看，这个集合是 一个逻辑原子单元。
• CpuWr / BusRd 一般被理解为 请求类型（Request Type），或者 事务子动作（Transaction Subaction）

事务的原子性

一致性模型实现中的核心细节：逻辑原子性 vs 物理原子性。

只要是事务，在逻辑上一定是原子性的。
在物理上是否可以交错穿插要看情况.
读事务和写事务的执行在物理上(时刻上)可以交错穿插 ,在逻辑上是原子的.

读事务和写事务在物理上是可以被穿插的，因为它们通常不要求物理原子性，只要求逻辑一致性（即最终行为符合一致性模型）。

RMW事务的执行在物理上必须是不可穿插的,在逻辑上是原子的.

物理上的穿插很好理解,即 对同一个地址core 0 的 事务开始和结束 和 core1的 事务开始结束 是重叠的
逻辑上的原子性