ERB

一句话定义：EBR 是一种为无锁数据结构设计的延迟回收机制。它通过将时间划分为不同的“代 (Epoch)”，批量管理内存的生命周期，是 Rust 高并发库 crossbeam 的核心引擎。

1. 核心痛点：无锁编程的“垃圾回收”

在实现无锁（Lock-Free）的数据结构（如并发 Stack、Queue、Map）时，我们面临一个经典难题：

写者把一个节点从链表里移除了（unlink）。
写者想释放这块内存。
但是，可能有读者在移除动作发生前一毫秒读取了该节点的指针，并且正在读取数据。
如果写者立刻 drop，读者就会访问野指针 → Segfault。

EBR 的作用就是告诉写者：“先别扔！把它放进垃圾袋里，等所有人都说不用了，你再扔。”

2. 核心原理：三代同堂

EBR 并不追踪每一个指针（那是 Hazard Pointers 做的事），而是追踪线程的状态。它维护了一个全局计数器 (Global Epoch)。

运作机制

系统维护三个逻辑上的“代”：

Current Epoch (N): 当前正在发生的时代。
Previous Epoch (N-1): 刚刚过去的时代。
Next Epoch (N+1): 即将到来的时代。

规则：

插眼 (Pinning)：当一个线程想要读取数据时，它必须先 pin()。这相当于宣誓：“我进入了当前时代 (N)”。只要线程处于 pinned 状态，它就阻止了全局 Epoch 向前推进太快。
退休 (Retire)：当线程删除一个节点时，它不直接释放，而是把节点标记为“属于时代 N 的垃圾”，放入当前线程的本地垃圾袋。
回收 (Collection)：系统会检查所有线程的状态。
- 如果所有线程都已经处于时代 N 甚至更高，说明没有任何人滞留在时代 N-1 了。
- 结论：时代 N-2 (及更早) 产生的所有垃圾，现在绝对安全了，可以销毁。

生活类比：

Epoch 是“红绿灯”。

Pin 是“我车还在路口”。

规则：只有当路口的所有车（读者）都开走了，清洁工（回收者）才能上去扫地。

3. Crossbeam 中的代码实现

在 crossbeam-epoch 中，这个机制被封装得非常优雅。

3.1 关键角色

Guard: 相当于“令牌”。持有它意味着线程已 pin，可以安全地访问无锁数据。Guard 销毁时，线程 unpin。
Atomic<T>: Crossbeam 提供的原子指针。与 std::sync::atomic 不同，它的 load 方法必须传入 &Guard。

3.2 代码演示

use crossbeam_epoch as epoch;
use std::sync::atomic::Ordering;
 
struct LockFreeStack<T> {
    head: epoch::Atomic<Node<T>>,
}
 
struct Node<T> {
    data: T,
    next: epoch::Atomic<Node<T>>,
}
 
fn main() {
    let stack = LockFreeStack { ... };
 
    // 1. PIN: 激活当前线程，进入当前 Epoch
    // guard 的生命周期结束前，全局 Epoch 不会推进导致当前数据失效
    let guard = &epoch::pin(); 
 
    // 2. LOAD: 安全读取
    // 必须传入 guard，编译器保证你不能在没有 pin 的时候读
    let shared_node = stack.head.load(Ordering::Acquire, guard);
 
    if let Some(node_ref) = unsafe { shared_node.as_ref() } {
        println!("Data: {}", node_ref.data);
    }
 
    // 3. RETIRE (Defer Destroy): 逻辑删除
    // 假设我们把 head 移除了
    if stack.head.compare_exchange(..., guard).is_ok() {
        unsafe {
            // 告诉系统：这个 node 哪怕现在还有人读，
            // 但等所有处于当前 Epoch 的人都退出了，就可以释放了
            guard.defer_destroy(shared_node);
        }
    }
    
    // 4. Guard 离开作用域，线程 unpin。
}

4. EBR vs Hazard Pointers (对比)

这是面试和架构选型的关键点。

特性	EBR (Crossbeam)	Hazard Pointers
性能 (读)	极快 (只读本地变量)	较慢 (需写全局内存+屏障)
性能 (吞吐)	高 (批量回收)	中 (逐个回收)
内存效率	波动大 (依赖 Epoch 推进)	极好 (即时回收)
最大弱点	线程阻塞 = 内存泄漏	实现极其复杂

🚨 EBR 的阿喀琉斯之踵：阻塞问题

如果有一个线程调用了 pin()，然后：

睡着了 (Sleep)。
死锁了。
执行了极长时间的 CPU 密集任务。

后果：该线程一直停留在 Epoch N。 → 全局 Epoch 无法推进到 N+1。 → Epoch N-1 的垃圾永远无法回收。 → 所有线程产生的垃圾都会堆积在内存里，导致 OOM (内存溢出)。

最佳实践：不要在持有 Guard (pin 住) 的时候做耗时操作，更不要休眠。Guard 的作用域越小越好。

5. 总结

EBR 是 Rust 无锁生态的基石：crossbeam-deque, flurry (并发HashMap) 等都依赖它。
核心优势：读操作几乎零开销，非常适合读多写少的高并发场景。
使用契约：必须快速进出 pin() 区域，严禁在 Guard 存活期间阻塞线程，否则会拖累整个系统的垃圾回收（一人掉线，全队无法清理背包）。

关联知识点：

ABA 问题 - EBR 通过延迟回收天然解决了内存地址复用的 ABA 问题。
Hazard Pointers - 另一种更精准但更慢的回收策略。

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