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环形缓冲区

什么是环形缓冲区 (Circular Buffers)

环形缓冲区是大小固定的含两个指针的环形 Buffer.

  1. head 指针：生产者将新数据插入缓冲区的位置点
  2. tail 指针 ：消费者从缓冲区读取数据的位置点

一些特点

  1. 当 head == tail 时， 缓冲区为空 (EMPTY)
  2. 当 head < tail 时, 缓冲区为满 (FULL)
  3. 头索引在添加项时递增，尾索引在删除项时递增
  4. 尾部索引不会跳过头部索引，当到达缓冲区末尾时，两个索引都应该被包装为0，从而允许无限数量的数据流经缓冲区
  5. 通过将内存屏障与循环缓冲区结合使用，可以避免一些锁操作:
    • 使用一个单独的锁来控制对缓冲区两端的访问，从而允许同时填充和清空缓冲区
    • 使用原子计数器操作
      这有两个方面， 生产者填充缓冲区，消费者清空(读取、吃掉)缓冲区。在任何时间只有一件事，或者是填充缓冲区，或者是清空缓冲区，但是两边可以同时操作。

生产者

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#include <linux/circ_buf.h>
...
 
spin_lock(&producer_lock);
unsigned long head = buffer->head;
unsigned long tail = READ_ONCE(buffer->tail);
 
 
// 有空间可写
 
if(CIRC_SPACE(head, tail, buffer->size) >= 1) {
    // got addr to store something
 
    // insert one item into the head position of buffer
 
    struct item* item = buffer[head];
    produce_item(item);
    smp_store_release(buffer->head, (head + 1) & (buffer->size  -1 ));
    // wake_up() will make sure that the head is committed before waking anyone up
    wake_up(consumer);
 
}
 
spin_unlock(&producer_lock);

消费者

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spin_lock(&consumer_lock);
// read index before reading contents at that index
 
unsigned long head = smp_load_acquire(buffer->head);
unsigned long tail = buffer->tail;
 
 
// 有数据可读
 
if(CIRC_CNT(head, tail, buffer->size) >= 1) {
    // extract one item from the buffer
    struct item* item = buffer[tail];
    consume_ite(item);
    // finish reading descriptor before incrementing tail
    smp_store_release(buffer->tail, (tail + 1) & (buffer->size - 1));
 
}
spin_unlock(&consumer_lock);
 
这篇文章也是以前的笔记, 不知是自己写的还是在哪儿摘抄的, 过于久远.