linux 循环缓冲区源码,【笔记】Linux内核中的循环缓冲区

灰太狼 2023-01-21 12:17 2阅读 0赞

1. 有关ring buffer的理解

1)  ring buffer位首尾相接的buffer，即类似生活中的圆形跑道；

2)  空闲空间+数据空间=ring buffer大小

3)  ring buffer的读写，类似生活中在圆形跑道上的追赶游戏，领跑者位write，追赶着为read

4)  如果read跑的太快，追上write，追赶者read要停下来，否则游戏结束。即保证没有数据空间时，不再从ring

buffer中读取数据；

5)  如果write跑的太快，反过来套圈要超过read，此时领跑者write也要停下来。即保证没有空闲空间时，不再往ring

buffer中写入数据；

6)

所以，read和write之间的距离总是介于开区间(0,

buffer大小)

2. linux2.6内核，kfifo的理解

假设buffer的大小为size，读指针为in，写指针为out

1) 在计算机中，整型数据加到最大值后溢出会回卷到0，从头开始)

2)buffer的长度必须是2的n次幂

3) buffer空闲空间和数据空间的大小

1> 空闲空间的大小=size-in+out

2>

空闲空间的大小=in-out

2.2 对数据空间大小计算的理解

本设计总能保证in前out前面的，in跑出unsigned

int边界溢出后回卷。

因为buffer的大小是2的n次幂，而unsigned

int也是2的n次幂(32位机器上，n=32)，一般buffer大小不会超过unsigned

int大小，即unsigned int被分成m个整块(m>=1)

第2种情况：(in跑到unsigned

int的边界后，溢出了)

![fd409d833eb338cacfd6a424d4981193.gif][]

out+数据空间=in，这个等式仍然成立。

所以：空闲空间=size-in+out，亦成立

2.3 写操作分析(读操作类似，不再赘述)

![44c18b29cdfad8739d29d585d642b2f2.gif][]

2.3.1 基本情况

设落在ring buffer内写指针为\_\_in，读指针为\_\_out，需要写入的空间大小为len, 其中

1. \_\_in

= fifo->in % (fifo->size - 1)  (读写指针都是从0开始算起)

2. \_\_out

= fifo->out % (fifo->size - 1)

3. \_\_size

= fifo->size

4.  len

<= 空闲空间大小

2.3.2 写指针没有回卷

这种情况下，需要写两块buffer，做两次拷贝动作，设需要写入的大小为len，第一块空闲空间大小为left1，第二块为left2，需要第一次拷贝的大小为len1，第二次拷贝的大小为len2，len1 + len2 = len：

1. left1 = \_size-\_\_in;

2. len1 = min(len, left1) = min(len, \_size-\_\_in);

3. left2 = \_\_out;

4. len2 = len - len1

2.3.3 写指针回卷

这种情况下，需要写一块buffer，做一次拷贝动作：

1. left1 = \_\_out - \_\_in <=

\_\_size - \_\_in;

2. 而写入长度len <= 空闲空间大小，所以len <= left1 <= \_\_size

\- \_\_in，所以len1 = len, len1 =

min(len, \_\_size - \_\_in)仍然成立

3. left2 = 0;

4. len2 = 0 = len -len1

2.3.4 两种特殊情况一般化

总结以上两种情形，第一块空闲空间大小为left1，第二块为left2，需要第一次拷贝的大小为len1，第二次拷贝的大小为len2，len1 + len2 = len，则通用情况如下：

1. len <= 空闲空间大小

2. len1 = min(len, \_size-\_\_in);

3. len2 = len -len1

[fd409d833eb338cacfd6a424d4981193.gif]: /images/20221020/5dc3ce75c7d548debc7e19e23339e7dd.png
[44c18b29cdfad8739d29d585d642b2f2.gif]: /images/20221020/16ba46c19a804540bd544976d705cad9.png

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