首页 诗词 字典 板报 句子 名言 友答 励志 学校 网站地图
当前位置: 首页 > 教程频道 > 开发语言 > C语言 >

FreeBSD的buf_ring,该如何解决

2013-09-28 
FreeBSD的buf_ring公司需要用到一个不加锁的队列实现线程同步,说是BSD上有,辛辛苦苦找来的.h .c源码,看不

FreeBSD的buf_ring
公司需要用到一个不加锁的队列实现线程同步,说是BSD上有,辛辛苦苦找来的.h .c源码,看不太懂,希望高手指教,小弟不胜感激。
buf_ring.h
32#ifndef _SYS_BUF_RING_H_
33#define _SYS_BUF_RING_H_
34
35#include <machine/cpu.h>
36
37#if defined(INVARIANTS) && !defined(DEBUG_BUFRING)
38#define DEBUG_BUFRING 1
39#endif
40
41#ifdef DEBUG_BUFRING
42#include <sys/lock.h>
43#include <sys/mutex.h>
44#endif
45
46struct buf_ring {
47        volatile uint32_t       br_prod_head;
48        volatile uint32_t       br_prod_tail;   
49        int                     br_prod_size;
50        int                     br_prod_mask;
51        uint64_t                br_drops;
52        uint64_t                br_prod_bufs;
53        uint64_t                br_prod_bytes;
54        /*
55         * Pad out to next L2 cache line  
56         */
57        uint64_t                _pad0[11];
58
59        volatile uint32_t       br_cons_head;
60        volatile uint32_t       br_cons_tail;
61        int                     br_cons_size;
62        int                     br_cons_mask;
63        
64        /*
65         * Pad out to next L2 cache line
66         */
67        uint64_t                _pad1[14];
68#ifdef DEBUG_BUFRING
69        struct mtx              *br_lock;
70#endif  
71        void                    *br_ring[0];
72};
7374/*
75 * multi-producer safe lock-free ring buffer enqueue
76 *
77 */
78static __inline int
79buf_ring_enqueue_bytes(struct buf_ring *br, void *buf, int nbytes)
80{
81        uint32_t prod_head, prod_next;
82        uint32_t cons_tail;
83        int success;
84#ifdef DEBUG_BUFRING
85        int i;
86        for (i = br->br_cons_head; i != br->br_prod_head;
87             i = ((i + 1) & br->br_cons_mask))
88                if(br->br_ring[i] == buf)
89                        panic("buf=%p already enqueue at %d prod=%d cons=%d",
90                            buf, i, br->br_prod_tail, br->br_cons_tail);
91#endif  
92        critical_enter();
93        do {
94                prod_head = br->br_prod_head;
95                cons_tail = br->br_cons_tail;
96
97                prod_next = (prod_head + 1) & br->br_prod_mask;
98                


99                if (prod_next == cons_tail) {
100                        critical_exit();
101                        return (ENOBUFS);
102                }
103                
104                success = atomic_cmpset_int(&br->br_prod_head, prod_head,
105                    prod_next);
106        } while (success == 0);
107#ifdef DEBUG_BUFRING
108        if (br->br_ring[prod_head] != NULL)
109                panic("dangling value in enqueue");
110#endif  
111        br->br_ring[prod_head] = buf;
112        wmb();
113
114        /*
115         * If there are other enqueues in progress
116         * that preceeded us, we need to wait for them
117         * to complete 
118         */   
119        while (br->br_prod_tail != prod_head)
120                cpu_spinwait();
121        br->br_prod_bufs++;
122        br->br_prod_bytes += nbytes;
123        br->br_prod_tail = prod_next;
124        critical_exit();
125        return (0);
126}
127128static __inline int
129buf_ring_enqueue(struct buf_ring *br, void *buf)
130{
131
132        return (buf_ring_enqueue_bytes(br, buf, 0));
133}
134
135/*
136 * multi-consumer safe dequeue 
137 *
138 */
139static __inline void *
140buf_ring_dequeue_mc(struct buf_ring *br)
141{
142        uint32_t cons_head, cons_next;
143        uint32_t prod_tail;
144        void *buf;
145        int success;
146        critical_enter();
148        do {
149                cons_head = br->br_cons_head;
150                prod_tail = br->br_prod_tail;
151
152                cons_next = (cons_head + 1) & br->br_cons_mask;
153                
154                if (cons_head == prod_tail) {
155                        critical_exit();
156                        return (NULL);
157                }
158                
159                success = atomic_cmpset_int(&br->br_cons_head, cons_head,
160                    cons_next);
161        } while (success == 0);         
162
163        buf = br->br_ring[cons_head];
164#ifdef DEBUG_BUFRING
165        br->br_ring[cons_head] = NULL;
166#endif
167        rmb();        
169        /*
170         * If there are other dequeues in progress


171         * that preceeded us, we need to wait for them
172         * to complete 
173         */   
174        while (br->br_cons_tail != cons_head)
175                cpu_spinwait();
176
177        br->br_cons_tail = cons_next;
178        critical_exit();
179
180        return (buf);
181}
182
183/*
184 * single-consumer dequeue 
185 * use where dequeue is protected by a lock
186 * e.g. a network driver's tx queue lock
187 */
188static __inline void *
189buf_ring_dequeue_sc(struct buf_ring *br)
190{
191        uint32_t cons_head, cons_next, cons_next_next;
192        uint32_t prod_tail;
193        void *buf;
194        
195        cons_head = br->br_cons_head;
196        prod_tail = br->br_prod_tail;
197        
198        cons_next = (cons_head + 1) & br->br_cons_mask;
199        cons_next_next = (cons_head + 2) & br->br_cons_mask;
200        
201        if (cons_head == prod_tail) 
202                return (NULL);
203
204#ifdef PREFETCH_DEFINED 
205        if (cons_next != prod_tail) {           
206                prefetch(br->br_ring[cons_next]);
207                if (cons_next_next != prod_tail) 
208                        prefetch(br->br_ring[cons_next_next]);
209        }
210#endif
211        br->br_cons_head = cons_next;
212        buf = br->br_ring[cons_head];
213
214#ifdef DEBUG_BUFRING
215        br->br_ring[cons_head] = NULL;
216        if (!mtx_owned(br->br_lock))
217                panic("lock not held on single consumer dequeue");
218        if (br->br_cons_tail != cons_head)
219                panic("inconsistent list cons_tail=%d cons_head=%d",
220                    br->br_cons_tail, cons_head);
221#endif
222        br->br_cons_tail = cons_next;
223        return (buf);
224}
225
226/*
227 * return a pointer to the first entry in the ring
228 * without modifying it, or NULL if the ring is empty
229 * race-prone if not protected by a lock
230 */
231static __inline void *
232buf_ring_peek(struct buf_ring *br)
233{
234
235#ifdef DEBUG_BUFRING
236        if ((br->br_lock != NULL) && !mtx_owned(br->br_lock))
237                panic("lock not held on single consumer dequeue");
238#endif  
239        /*
240         * I believe it is safe to not have a memory barrier
241         * here because we control cons and tail is worst case
242         * a lagging indicator so we worst case we might
243         * return NULL immediately after a buffer has been enqueued


244         */
245        if (br->br_cons_head == br->br_prod_tail)
246                return (NULL);
247        
248        return (br->br_ring[br->br_cons_head]);
249}
250
251static __inline int
252buf_ring_full(struct buf_ring *br)
253{
254
255        return (((br->br_prod_head + 1) & br->br_prod_mask) == br->br_cons_tail);
256}
257
258static __inline int
259buf_ring_empty(struct buf_ring *br)
260{
261
262        return (br->br_cons_head == br->br_prod_tail);
263}
264
265static __inline int
266buf_ring_count(struct buf_ring *br)
267{
268
269        return ((br->br_prod_size + br->br_prod_tail - br->br_cons_tail)
270            & br->br_prod_mask);
271}
272
273struct buf_ring *buf_ring_alloc(int count, struct malloc_type *type, int flags,
274    struct mtx *);
275void buf_ring_free(struct buf_ring *br, struct malloc_type *type);
279#endif

buf_ring.c
struct buf_ring *
43buf_ring_alloc(int count, struct malloc_type *type, int flags, struct mtx *lock)
44{
45        struct buf_ring *br;
46
47        KASSERT(powerof2(count), ("buf ring must be size power of 2"));
48        
49        br = malloc(sizeof(struct buf_ring) + count*sizeof(caddr_t),
50            type, flags|M_ZERO);
51        if (br == NULL)
52                return (NULL);
53#ifdef DEBUG_BUFRING
54        br->br_lock = lock;
55#endif  
56        br->br_prod_size = br->br_cons_size = count;
57        br->br_prod_mask = br->br_cons_mask = count-1;
58        br->br_prod_head = br->br_cons_head = 0;
59        br->br_prod_tail = br->br_cons_tail = 0;
60                
61        return (br);
62}
63
64void
65buf_ring_free(struct buf_ring *br, struct malloc_type *type)
66{
67        free(br, type);
68}
[解决办法]
类似circular buffer的结构,参考http://en.wikipedia.org/wiki/Circular_buffer
[解决办法]
楼主陷入了垂直扩展的陷阱,而不是水平扩展。

热点排行