Я ничего не знаю про rust, но это же вопрос про memory model, а эта тема уже обсосана C и С++. Например:
eel.is/c++draft/atomics.order Самый строгий вариант ордеринга (sequential consistency) будет работать корректно всегда, и если вопрос не стоит как "насколько его можно ослабить", то разумно использовать его. Кроме того, для CAS это же единственная возможная опция, наксколько мне известно.
