19、事务内存理论研究与展望

事务内存理论研究与展望

1. 事务内存的基础框架与定理

为事务内存（TM）的推理建立了一个形式化框架。首先给出了 TM 的模型，并定义了不透明性（opacity）这一 TM 实现的正确性条件。同时，还定义了能体现两类主要 TM（基于锁的和无阻塞的 TM 实现）进度语义的属性。最后，提出了一个有助于表达和推理 TM（高级）活性属性的框架。

为了辅助证明 TM 算法的正确性，提出了两个简化定理：
- 第一个定理将给定 TM 历史 H 的不透明性与表示 H 中事务之间依赖关系的图的无环性相关联。
- 第二个定理将证明 TM 的强渐进性问题简化为证明该 TM 使用的每个尝试锁（或类似的互斥对象）的一个简单属性的问题。

2. 理论框架下的重要成果

在这个理论框架内，取得了以下几个重要成果：
|成果|具体内容|
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|不透明性与数据库原子性的差异|证明了不透明性和数据库原子性之间存在根本差异。对于确保不透明性的 TM 有一个复杂度下限，但对于仅确保原子性的 TM 则没有。从实际角度看，这个下限表明保证事务始终观察到系统的一致状态存在固有成本。|
|基于锁和无阻塞 TM 的计算能力|确定了基于锁和无阻塞的 TM 的计算能力，证明它们最多能为 2 个进程实现共识。这意味着此类 TM 不能仅由读写寄存器实现，并且它们不是通用对象，即不能单独用于提供任意无等待共享对象的实现。不过，实现这些 TM 并不严格需要像比较并交换这样的强基础对象。为了确定其计算能力，还证明了基于锁和无阻塞的 TM 分别在计算上等同于强尝试锁和 fo - 共识对象。|
|无阻塞 TM 的并行访问限制|证明了