循环缓冲区(RingBuffer)

1、循环缓冲区的实现原理

环形缓冲区通常有一个读指针和一个写指针。读指针指向环形缓冲区中可读的数据,写指针指向环形缓冲区中可写的缓冲区。通过移动读指针和写指针就可以实现缓冲区的数据读取和写入。在通常情况下,环形缓冲区的读用户仅仅会影响读指针,而写用户仅仅会影响写指针。如果仅仅有一个读用户和一个写用户,那么不需要添加互斥保护机制就可以保证数据的正确性。如果有多个读写用户访问环形缓冲区,那么必须添加互斥保护机制来确保多个用户互斥访问环形缓冲区。

2、概念

关于循环缓冲区(Ring Buffer)的概念,其实来自于Linux内核(Maybe),是为解决某些特殊情况下的竞争问题提供了一种免锁的方法。这种特殊的情况就是当生产者和消费者都只有一个,而在其它情况下使用它也是必须要加锁的。对应在Linux内核中有对它的定义:

struct kfifo {  
    unsigned char *buffer;  
    unsigned int size;  
    unsigned int in;  
    unsigned int out;  
    spinlock_t *lock;  
};

其中buffer指向存放数据的缓冲区,size是缓冲区的大小,in是写指针下标,out是读指针下标,lock是加到struct kfifo上的自旋锁(上面说不加锁不是这里的锁),防止多个进程并发访问此数据结构。当in==out时,说明缓冲区为空;当(in-out)==size时,说明缓冲区已满。

3、

在涉及到模块与模块间数据传输缓存处理、通信程序中,经常使用环形缓冲区(Ring Buffer)作为数据结构来存放通信中发送和接收的数据。

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