Upper and Lower Bounds on the Space Complexity of Multi-word Single-Writer Registers
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
该研究针对单写者多字寄存器，证明了其空间复杂度的匹配上下界，提出了渐近紧的无等待模拟算法，改进了此前的空间上界，提升了多字寄存器模拟的空间效率。
2026-08-20 cs.DC
Distributed Multi-writer Multi-reader Atomic Register with Optimistically Fast Read and Write
本文提出 Gus，一种在最多 5 个节点下实现最优弹性与乐观快速读写的 MWMR 原子寄存器仿真，并证明节点数超过 5 时无法同时满足两种性质，实验显示其尾部延迟优于现有系统。
2023-04-19 cs.DC
Simple Optimal Wait-free Multireader Registers
多读者共享寄存器是异步并发计算中用作通信媒介的基本对象。我们提出了一个令人惊讶的简单和自然的计划，以获得几个无等待的建设有界1-作家多读寄存器从原子1-作家1-读者寄存器，这是更容易证明正确的比任何以前的建设。我们的主要建设是第一个对称的纯时间戳一个是最优的最坏情况下的本地使用的控制位;另一个是最优的全局使用的控制位;都是最优的时间。
2005-12-15 cs.DC
Auditable Shared Objects: From Registers to Synchronization Primitives
本研究将单写者寄存器的可审计性扩展到多写者寄存器等共享对象，实现了步骤复杂度O(n+m)的n写者m读者可审计寄存器（用共识数m+n的滑动寄存器），扩展支持可审计LL/SC原语，并关联可审计寄存器与访问控制对象（如防闪烁拒绝列表）。
2025-08-20 cs.DB cs.DC cs.DS
Construction of a Byzantine Linearizable SWMR Atomic Register from SWSR Atomic Registers
本文指出现有拜占庭线性可化性定义的缺陷，提出了更强的定义，并基于公钥基础设施在 $n>3f$ 条件下从 SWSR 寄存器构建了拜占庭线性可化 SWMR 原子寄存器。
2024-05-29 cs.DC cs.DS
Hyperproperty-Preserving Register Specifications (Extended Version)
本文针对并发寄存器实现的超属性推理难题，提出写强线性化与决定性线性化两类非原子规范，覆盖单写者ABD与多写者ABD实现，支持超属性推理，并揭示崩溃容错消息传递系统中模拟共享内存的保证。
2024-08-20 cs.DC
Space Bounds for Reliable Multi-Writer Data Store: Inherent Cost of Read/Write Primitives
来自易出错组件的可靠存储仿真已经成为现代存储服务和应用程序的算法基础。大多数现有的可靠存储仿真都是从支持任意读-修改-写原语的存储服务构建的。由于这些原语通常不会被预先存在的或现成的组件（如云存储服务或网络连接磁盘）公开，因此很自然地会问它们是否确实对有效的存储仿真至关重要。在本文中，我们肯定地回答了这个问题。我们表明，放松底层存储，只支持读/写操作导致线性爆破仿真空间的要求。我们还表明，空间复杂度是不适应并发，这意味着存储不能可靠地回收，即使在顺序运行。在积极的一面，我们表明，比较和交换原语，这是常见的许多现成的存储服务，可以用来模拟一个可靠的多作家原子寄存器与恒定的存储和自适应时间复杂度。
2015-08-15 cs.DC
CASPaxos: Replicated State Machines without logs
CASPaxos是一个无等待、可线性化、多写入器多读取器寄存器，在不可靠的异步网络中支持任意更新操作，包括比较和设置（CAS）。寄存器充当复制状态机，提供通过应用任意用户提供的函数（命令）来更改其值的接口。与复制命令日志的Multi-Paxos和Raft不同，CASPaxos复制状态，从而避免了相关的复杂性，减少了写入放大，增加了磁盘操作的并发性和硬件利用率。本文介绍了CASPaxos，证明了其安全性和评估的特点CASPaxos为基础的原型的键值存储。
2018-05-16 cs.DC
A Wait-free Multi-word Atomic (1,N) Register for Large-scale Data Sharing on Multi-core Machines
我们提出了一个多字原子（1，N）寄存器的多核机器利用读-修改-写（RMW）指令协调的作家和读者在一个等待的方式。我们的建议，称为匿名读者计数（ARC），使大规模的数据共享，承认高达$2^{32}-2$并发读者在现成的64位机器，而不是最先进的RMW为基础的方法，这是有限的58读者。此外，ARC在访问寄存器内容时避免了寄存器内容的多个副本--这影响了基于单个字的原子读/写操作的经典寄存器算法。因此，它允许在寄存器大小方面具有更高的可扩展性。此外，ARC通过在读操作的情况下对RMW指令的适当限制，以及通过支持读操作的恒定时间和写操作的摊销恒定时间，显式地减少和提高性能。我们的寄存器算法的正确性的证明也提供了，连同实验数据与文献建议的比较。除了在物理平台上评估ARC之外，我们还在虚拟化基础设施上进行了实验，这表明ARC提供的无等待同步相对于CPU窃取时间的弹性，适合于更现代的范例，如云计算。
2017-07-24 cs.DC
The Space Complexity of Long-lived and One-Shot Timestamp Implementations
本文讨论了在具有不同标识符的n个处理器的异步分布式系统中，从多作者原子寄存器中实现无界时间戳对象的问题，其中时间戳取自任意论域。Ellen，Fatourou和Ruppert（2008）表明，sqrt{n}/2-O（1）寄存器是任何从原子寄存器无障碍实现长寿时间戳系统所必需的（这意味着处理器可以重复获得时间戳）。我们从两个方面改进了现有的下界。首先，我们建立了一个下限的n/6 - O（1）寄存器的无障碍长寿时间戳问题。以前这样的线性下限只知道时间戳问题的约束版本。这个界限是渐近紧的; Ellen，Fatourou和Ruppert（2008）构建了一个使用n-1个寄存器的无等待算法。其次，我们证明了sqrt{n} - O（1）寄存器是任何无障碍实现单次时间戳系统所必需的（这意味着每个处理器最多只能获得一次时间戳）。我们表明，这个界限也是渐近紧的，通过提供一个无等待的单次时间戳系统，使用少于2 sqrt{n}寄存器，从而建立一个空间复杂度单次和长寿的时间戳系统之间的差距。
2011-12-21 cs.DC
Fine-Grained Vectorized Merge Sorting on RISC-V: From Register to Cache
本文提出细粒度 RISC-V 向量化归并排序 RVMS，通过以寄存器数据代理数据混洗加速转置、用标量比较替代向量化比较，并提出半归并方案和非对称归并网络，解决从寄存器到缓存层面的归并排序性能瓶颈。
2024-10-01 cs.DC
Auditing without Leaks Despite Curiosity
本文提出一种改进的可审计性定义，关注读操作何时生效，并提出了无等待的多写者多读者寄存器实现，结合原子操作和一次性密码本加密防止未授权审计，扩展至可审计最大寄存器、快照对象及版本化类型。
2025-05-01 cs.CR cs.DC
The Synchronization Power of Auditable Registers
本文研究可审计寄存器的同步能力，证明原子审计可解决共识，并给出不同读者/审计者数量下的实现，同时提出可用普通读写实现的常规审计定义。
2023-08-31 cs.DC
On Atomic Registers and Randomized Consensus in M&M Systems
Aguilera等人受近年来分布式系统技术的启发，提出了一种混合的分布式计算模型，称为消息和内存模型，简称m&m模型[1]。在这个模型中，进程可以通过消息传递进行通信，也可以通过访问一些共享内存（例如，通过一些RDMA连接）。我们首先考虑的基本问题，实现原子单写多读（SWMR）寄存器共享的所有进程在M&M系统。具体来说，我们给出了一个算法，实现这样的寄存器在M&M系统，并表明它是最佳的进程崩溃，它可以容忍的数量。这推广了纯消息传递系统中原子SWMR寄存器的众所周知的实现[5]。然后，我们结合我们的寄存器实现的m&m系统与著名的随机共识算法的Aspnes和Herlihy [4]，并获得一个随机共识算法的m&m系统，也是最佳的进程崩溃，它可以容忍的数量。最后，我们确定的最小数量的RDMA连接，足以实现一个SWMR寄存器，或解决随机共识，在一个m&m系统与t进程崩溃，对于任何给定的t。
2020-12-13 cs.DC cs.DS
Tight Mobile Byzantine Tolerant Atomic Storage
本文提出了第一个实现的原子存储容忍移动拜占庭代理。我们的实现是专为基于轮的同步模型的拜占庭节点的变化，从一轮到一轮。在这个模型中，我们探讨了多写多读原子寄存器的可行性容易出现各种移动拜占庭行为。我们证明了在所有探索的模型中解决原子存储的上界和下界。我们的研究结果，显着不同的静态情况下，主张更深入的研究分布式计算的主要组成部分，而系统是容易移动拜占庭故障。
2015-05-26 cs.DC
Simple Executions of Snapshot Implementations
在并发编程中，众所周知的快照原语允许n个异步进程将值写入单写入寄存器阵列，并为每个进程获取这些寄存器的快照。在本文中，我们提供了一个制定的快照算法的线性化条件，在某些数学函数的存在。此外，我们确定了一个简化的快照实现的属性，我们称之为“基于时间表的算法”。就我们所知，每个已发布的快照算法都是基于时间表的，在这个意义上，这个属性是很自然的假设。在此基础上，我们证明，当处理基于调度的算法，它足以考虑只有一小类非常简单的执行证明或证伪的线性化方面的正确性。我们相信，本文提出的思想可能有助于设计自动验证的快照算法。由于验证线性化最近被证明是EXPSPACE完全的，专注于独特的对象（在我们的情况下快照）可能会导致设计限制，但可行的验证方法。
2015-02-10 cs.DC
Two-Bit Messages are Sufficient to Implement Atomic Read/Write Registers in Crash-prone Systems
原子寄存器无疑是计算科学中最基本的对象。它们在一个n进程异步消息传递系统上的实现受到了很多关注。已经表明，t \textless{} n/2（其中t是可能崩溃的进程的最大数量）是在易崩溃的异步消息传递系统之上构建原子寄存器的必要且充分的要求。考虑到这种情况，本文提出了一种算法，实现了一个单写多读原子寄存器只有四个消息类型，其中没有消息需要携带控制信息，除了它的类型。因此，两个比特足以捕获由所有实现消息携带的所有控制信息。此外，两种类型的消息需要携带数据值，而另外两种类型的消息根本不携带值。据我们所知，该算法是第一个具有这样的最优性质的消息携带的控制信息的大小。从时间复杂度的角度来看，它也特别有效。
2016-02-08 cs.DC cs.IT math.IT
Practically Stabilizing Atomic Memory
对单写多读原子寄存器进行了自稳定模拟。该模拟在异步消息传递系统中工作，并且允许进程崩溃，只要至少其中的大多数仍然工作。模拟中的一个关键元素是一个新的有界标记方案的组合构造，该方案可以容纳任意标签，即，包括那些不是由方案本身产生的。
2010-07-31 cs.DC cs.NI
On the Practicality of Atomic MWMR Register Implementations
多写入器/多读取器（MWMR）原子寄存器实现在异步、易崩溃的消息传递环境中提供精确的一致性保证。快速MWMR原子寄存器实现首先在Englert等人2009年引入。快速性是以不牺牲正确性的单轮读写操作的数量来衡量的。然而，Georgiou等人在2011年的研究中表明，在这些实现中，降低通信成本是不够的。特别是，考虑到性能是根据由于（a）通信延迟和（b）本地计算引起的读写操作的延迟来测量的，他们引入了两种新的算法，以减少计算来交换通信。由于计算仍然是算法的一部分，有人可能会想：在实时系统中，通信和本地计算之间的权衡是什么？在这项工作中，我们进行了实验性能评估的四个MWMR原子寄存器实现：SFW从Englert等人。2009年，APRX-SFW和CWFR从Georgiou等人。2011年，和推广的传统算法Attiya等人。1996年在MWMR环境中，我们称之为SIMPLE。我们在NS 2，一个单处理器模拟器，和PlanetLab，一个行星级的实时网络平台上实现和评估的算法。我们的比较提供了一个经验的答案，上述问题，并证明了原子MWMR寄存器实现的实用性。
2012-04-09 cs.DC cs.DS
Blunting an Adversary Against Randomized Concurrent Programs with Linearizable Implementations
原子共享对象是设计复杂并发程序的一个强大的抽象，它的操作是即时发生的。由于它们并不总是可用的，它们通常被软件实现所取代。将这些实现与它们的原子规范联系起来的一个突出条件是可线性化性，它保留了使用它们的程序的安全属性。然而，线性化并不保留超属性，其中包括随机化程序的概率保证：对手可以大大放大坏结果的概率。这种不受欢迎的行为会妨碍模块化推理，而模块化推理正是使用可线性化对象实现所带来的主要好处。一个更严格的性质，强线性化，确实保持了超性质，但在许多情况下不可能实现。本文提出了一种新的方法来钝化对手的额外的权力，即使在强线性化是无法实现的情况下。我们表明，广泛的一类线性化的实现，包括众所周知的寄存器和快照，可以修改，以近似的概率保证随机程序时，使用原子对象。技术方法是通过重复仔细选择的方法的前缀若干次并且然后随机选择随后使用哪个重复来变换现有可线性化实现的每个方法的算法。我们证明了一个坏的结果的概率随着重复次数的减少，接近使用原子对象时达到的概率。我们的转换应用的实现类包括使用消息传递的共享寄存器的ABD实现和Afek等人使用单写入寄存器的原子快照实现。
2022-03-01 cs.DC
