atomic 과 가시성, 메모리 재배치의 해결

atomic 을 사용한다고 가시성이 해결 되지 않고 단지

 

동일한 객체에 대해서 동일한 수정순서를 관찰 할 수가 있다

수정 순서란 : 이전에  B 값에서 C 값으로 바뀐 순서를 말하며 B  로 수정순서가 완료됐었을때는 B 이전의 상태인 A 로 되돌아가지 못한다 ( A 가 과거의 값이였다는 가정하에)

 

그래서 atomic 을 사용한다고 해서 가시성과 코드 재배치의 문제가 해결 되지 않는다

하지만...

 

 

 

B  에서 C로 아직 바뀌지 않은 상태는 현재 cpu 에서 캐쉬쪽은 최신 값일순 있어도 아직 메모리에는 이전 값이 있게 되는 현상을 말한다

즉 atomic 을 사용했어도 이 현상이 있기 때문에

 

가시성, 코드 재배치 문제의 해결이 되지 않음 단지 동일한 객체에 대해서 다른스레드 들에서 동일한 수정순서는 관찰 할수 있다

 

 

그런데 atomic 을 사용할대 뒤의 인자 memory_order:.... 를 어떤걸 쓰느냐에 따라

가시성과 코드 재배치의 문제가 해결이 되느냐 안되느냐가 결정이 된다

 

ex : memory_order::memory_order_seq_cst

 

1. Sequentially consistent  (가장 엄격, 최적화 여지 적음)  seq_cst  , default 버전

     가시성, 코드 재배치 문제가 해결된다 , 그냥 atomic 을 쓰면 default 인자로  memory_order::memory_order_seq_cst         이 들어가기 때문에 가시성과 코드 재배치 문제가 해결된다

 

2. Acquire-Release ( acquire , release) : 두개를 써주는데  이 경우에는

 

memory_order::memory_order_release  : 

release명령 이전 메모리 명령들이, 해당 명령 이후로 재배치 되어 들어가는것을 막아준다

즉 release 위에 있는 것들음 메모리 명령 재배치가 일어날 수는 있다는 것

 

그리고 acquire 로 같은 변수를 읽는 스레드가 있다면

memory_order::memory_order_acquire

release 이전의 명령들이 acquire 하는 순간에 관찰 가능 해진다 (즉 가시성이 보장이 된다는 것)

 

즉 acquire 아래 있는 명령들이 acqurie 위로 올라가는 재배치를 막아 준다는 것이면서 

release 이전의 내용들이 acquire 이후에는 모두다 메모리에서 제대로 보여지는 상태가 보장이 되어

가시성이 보장이 된다는 것이다

release 이전의 value = 10 이 acqure 이후에는 value 에서는 가시성이 보장이 acquire 로 되었음으로 

acquire 이후로 정확하게 가시성을 보장받아 value== 10 이 된다

 

그래서 1,3 주간 단계라 할 수 있다

 

 

3) Released (relaxed) : memory_order::memory_order_relaxed

최적화 여지가 많음

     코드 재배치와 가시성이 해결되지 못하고,
     단지 동일객체에 대한  동일 수정순서만 보증해준다 (즉 현재 값 B 과 변경 예상인 값C 들 보다 더 과거 값이(A) 되진 않는다는 것 )

 

 

 

 

 

정리하자면 1,2 번을 쓰고 왠만하면 seq_cst 를 쓰자

 

그런데 Intel, AMD 에서는 seq_cst 를 자체적으로 보장해줘서 seq_cst 를 기본으로 써도 성능차이는 거의 나지 않는다 하지만 ARM  에서는 차이가 발생한다

 

자바에선 volatile키워드로 가시성 문제를 해결하는데 c++ 은 단지 코드 최적화만 막아준다

 

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exchange 가 있는 이유는 이 함수로 바꿔야지 prev 에 데이터가 flag 에 변경되어진 값을 스레드 세이프하게 받을수 있음

그렇지 않고 

bool prev = flag ; 이렇게 받으면 prev 의 값과 flag 값이 스레드 타이밍상 이 순간에서조차 다른 값일 수 있다

 

 

 

원자적으로 바꾸는 다른 예시..

compare_change-strong 이 함수는 아래  if 처럼 동작한다