有没有办法让代码块原子地执行？（语言不重要）答案

【问题标题】：Is there a way to have a block of code executed atomically? (language does not matter)有没有办法让代码块原子地执行？（语言不重要）
【发布时间】：2017-08-01 03:51:17
【问题描述】：

我正在阅读一些关于分布式系统的论文。作者声称能够以原子方式执行一系列操作（所有操作都成功执行或不执行，即使发生系统故障）。我想知道它是如何实现的。提前致谢！

【问题讨论】：

从我的回答和 madscientist159 的回答的差异可以看出，这是一个相当广泛的问题。您是专门研究分布式系统中的原子性，还是只关注一般的原子性？
您是否介意至少引用源论文，以便将您问题的完整背景引入？

标签： atomic distributed-system fault-tolerance

【解决方案1】：

这一直都在做，虽然关键（也可能是这里的混淆）是指令在中断时部分执行，但数据的原始状态仍然是已知的，并且可以在检测时自动恢复的系统故障。对于众所周知的示例，只需查看数据库和日志文件系统即可。

简而言之，可以确保所有操作都存储在一个临时缓冲区中，该缓冲区可以以真正原子的方式合并到永久存储中。例如，可以使用临时缓冲区以原子方式编辑文件以存储更改，然后在文件系统级别使用原子移动将这些更改提交到原始文件。如果编辑过程中断，原始文件保持不变。

一旦理解了所涉及的基本概念，剩下的就变成了简单的实现，因为您将层次结构向下移动到硬件本身。现代 CPU 提供特定指令，以保证硬件级别本身的原子性；这些用于通过信号量和日志等机制在更高级别“引导”原子性。

【讨论】：

恕我直言，您是否有任何公认的计算机科学论文引用支持提议的术语交换 - 仅指向一个交易 { 提交 | rollback } 终端状态 一致性 概念，而不是 执行的原子性，它是 O/P 的主题？感谢您向我们指出相关来源。
OP 不太清楚他们具体要寻找什么。我做了一个（并非不合理的）假设，即最终数据状态很重要，因为即使在发生故障的情况下，任何系统都需要部分执行指令（作为甚至能够发生故障的先决条件中间处理）。如果 OP 澄清这不是我想要的，我将删除答案。
还有另一种原子性——即保证相互不干预的机制——任何和所有计算都以相同的方式反映“之前”的状态+它们不不干预（修改）任何变量/状态“在”它们的协同处理过程中，不管排序/调度限制。这是更难的部分。

【解决方案2】：

绝对可以以原子方式执行一段代码。

尝试查看semaphore，它通常被认为是原子性的“构建块”。本质上，当代码尝试运行时，它会尝试获取一个虚拟标志。如果它不能这样做，它会等待（或什么都不做，取决于实现）。因此，一个极其幼稚的实现看起来像这样（假设在任何给定时间可能有任意数量的 A 或 B 在运行）：

int semaphore = 1;

void processA() {
  while (semaphore <= 0)
    ;
  semaphore--;

  //do something atomically

  semaphore++;
}

void processB() {
  while (semaphore <= 0)
    ;

  semaphore--;

  //do something atomically

  semaphore++;
}

正如我所提到的，这是一个非常幼稚的实现——看看你是否能看到这里描述的内容可能会失败。提示：考虑每个操作实际需要多少步。比如A = B + C其实就是4步：读B，读C，加B和C，存入A。

【讨论】：

【解决方案3】：

主要解决方案：

无需等待任何更广泛的背景，我的实现赌注将直接在主要 (M + N) 故障安全基础设施中使用 FPGA-s，从而系统地避免故障中的任何单点故障- 容错系统周界。

就我的经验而言，很难以比使用这种架构方法更便宜的方式实现代码块范围的原子性。

【讨论】：