Question

我需要原子地读/写16个字节。我只使用cmpxchg16进行写入，cmpxchg16可用于所有x64处理器，但我认为只有一个不起眼的AMD处理器。

现在的问题是对齐的16字节值，只使用cmpxchg16进行修改（它就像一个完整的内存屏障）是否有可能读取一个16字节的位置，即半旧数据和一半新数据？

只要我使用SSE指令读取（因此线程不能在读取过程中被中断）我认为读取不可能的数据是不可能的（即使在多处理器numa系统中）。我认为它必须是原子的。

我假设当执行cmpxchg16时，它会原子地修改16个字节，而不是通过编写两个8字节块，其他线程可能会在其间进行读取（老实说，我不知道如何如果它不是原子的话，它可以工作。）

我是对的吗？如果我错了，有没有办法在不诉诸锁定的情况下进行原子16字节读取？

注意：有一个couple similar questions here，但他们不会处理仅使用cmpxchg16进行写入的情况，所以我觉得这是一个单独的，未回答的问题。

编辑：其实我认为我的推理是错误的。 SSE加载指令可以作为两个64位读取执行，并且cmpxchg16可以在两次读取之间由另一个处理器执行。

Answer 1

typedef struct
{
  unsigned __int128 value;
} __attribute__ ((aligned (16))) atomic_uint128;

unsigned __int128
atomic_read_uint128 (atomic_uint128 *src)
{
  unsigned __int128 result;
  asm volatile ("xor %%rax, %%rax;"
                "xor %%rbx, %%rbx;"
                "xor %%rcx, %%rcx;"
                "xor %%rdx, %%rdx;"
                "lock cmpxchg16b %1" : "=A"(result) : "m"(*src) : "rbx", "rcx");
  return result;
}

这应该可以解决问题。 typedef确保正确对齐。 cmpxchg16b需要数据在16字节边界上对齐。

cmpxchg16b将测试*src是否包含零，如果是，则写入零（nop）。在任何一种情况下，正确的值都将代表RAX：RDX之后。

上面的代码评估为像

这样简单的东西

push   %rbx
xor    %rax,%rax
xor    %rbx,%rbx
xor    %rcx,%rcx
xor    %rdx,%rdx
lock cmpxchg16b (%rdi)
pop    %rbx
retq

Answer 2

根据引用http://siyobik.info/main/reference/instruction/CMPXCHG8B%2FCMPXCHG16B，CMPXCHG16默认情况下不是原子的，但可以使用LOCK http://siyobik.info/main/reference/instruction/LOCK

制作原子

这意味着默认情况下，可以在读写阶段更改数据。锁定使读取和写入都成为原子。

在x64 CPU上读取原子16字节

2 个答案: