16、关于辅助与栈的并发实现分析

关于辅助与栈的并发实现分析

在并发系统中，栈的实现是一个重要的研究领域，尤其是在追求无等待（wait-free）和无辅助（help-free）特性的情况下。无等待意味着每个进程都能在有限的步骤内完成其操作，而无辅助则表示一个进程不会帮助其他进程完成操作。下面将详细探讨在不同原语组合下，无等待和无辅助栈实现的可行性。

仅使用读、写和比较交换原语

在一个至少有三个进程的系统中，使用读（read）、写（write）和比较交换（compare&swap）原语时，不存在无等待和无辅助的栈实现。

假设存在这样的实现 Q ，通过构建一个历史场景来进行反证。考虑操作 op1 和进程 p3 的操作，唯一能确定 op1 和 p3 某些操作顺序的步骤是 p1 在特定行（Line 15）的失败比较交换操作。

假设 op1 在 p3 的某个操作 op′3 之后（在 Line 15 之后）被确定顺序。设 h 是 Line 14 之前的历史，构建两个历史 h′ = h ◦p2 ◦p1 和 h′′ = h ◦p2 。让 p3 在 h′ 之后单独执行弹出（pop）操作，直到完成 op′3 ，再继续直到栈为空。由于 op1