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要做分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的項(xiàng)目，我寫(xiě)好的個(gè)多線程的環(huán)形緩沖，自己試了半天，好像沒(méi)錯(cuò)誤，大家?guī)兔聪?。我沒(méi)有用鎖，鎖對(duì)性能影響好像很大。但我覺(jué)得還有可以優(yōu)化的地方。
背景要求：將捕獲到的包存入環(huán)形緩沖的一個(gè)單元，如果緩沖緩沖滿了（寫(xiě)線程快讀線程一圈），就開(kāi)一個(gè)是原來(lái)兩倍大小新環(huán)形緩沖。讀線程在處理完舊緩沖緩沖后，釋放舊緩沖空間。
兩個(gè)線程，生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題。
先說(shuō)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
環(huán)形緩沖中有很多單元，每一個(gè)單元用于儲(chǔ)存一個(gè)包的數(shù)據(jù)。線程可以同時(shí)訪問(wèn)環(huán)形緩沖這個(gè)大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但不能同時(shí)訪問(wèn)某一個(gè)緩沖單元。所以我在每個(gè)單元里加了個(gè)標(biāo)志，0表明可寫(xiě)，1表明可讀。初始為0.這樣就不需要用到鎖或信號(hào)量。 當(dāng)標(biāo)志為0，寫(xiě)線程可以訪問(wèn)，寫(xiě)完數(shù)據(jù)后，將標(biāo)志改為1（都沒(méi)使用原子操作），并跳入下一個(gè)單元。讀線程在標(biāo)志為1的時(shí)候，讀取其中的數(shù)據(jù)，讀完后將標(biāo)志改為0.

/*Cirbuf chain 寫(xiě)線程可能很快 以至于不只有1個(gè)或2個(gè)環(huán)形緩沖，可能有多個(gè)*/ struct Cirbuf* packetCirbuf; /*環(huán)形緩沖的一個(gè)單元*/ struct CirUnit {     int flag; /*0 表明可寫(xiě),1表明可讀*/     char unit[UNITSIZE]; }; /*環(huán)形緩沖*/ struct Cirbuf {     struct Cirbuf * newBuf; /*point to new Cirbuf*/     int readPoint; /*for reading thread*/     int writePoint; /*for writing thread*/     int bufSize;    /*buf char array's size*/     struct CirUnit *buf;        /*point to unit array*/ };

讀寫(xiě)線程
對(duì)于寫(xiě)線程：
如果寫(xiě)線程發(fā)現(xiàn)標(biāo)志為0，這此緩沖單元可寫(xiě)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入。
如果寫(xiě)線程發(fā)現(xiàn)當(dāng)前標(biāo)志為1，就表明已經(jīng)追上讀線程，于是要新開(kāi)緩沖空間。并把新空間加入到環(huán)形緩沖區(qū)鏈表中。
對(duì)于讀線程：
如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位1，則單元可讀，讀出數(shù)據(jù)，并把標(biāo)志改為0.
如果讀線程發(fā)現(xiàn)當(dāng)前標(biāo)志為0，就表明 (1).追上了寫(xiě)線程 (2)或舊緩沖區(qū)所有單元已經(jīng)被讀線程處理完，而此時(shí)寫(xiě)線程已經(jīng)在處理新緩沖區(qū)。 對(duì)于這兩種情況的分辨，只要看下面Cirbuf結(jié)構(gòu)的Cirbuf * newBuf 指針，如果指針為空，表明為第一種情況，否則為第二種。對(duì)于第二種情況，需要釋放舊的環(huán)形緩沖區(qū)空間，并將指針指向新的環(huán)形緩沖區(qū)。
讀線程在數(shù)據(jù)單元不可用時(shí)（讀線程追上寫(xiě)線程），我最先寫(xiě)代碼時(shí)是讓他continue while的循環(huán)，后來(lái)改成了讓他delay 50ms，這里不知道怎么處理好。

extern "C" void* ReadThread(void *arg) {     while(1)     {         if(packetCirbuf->buf[packetCirbuf->readPoint].flag == 0)         {             if(packetCirbuf->newBuf != NULL)             {                 /*表明readthread已經(jīng)處理完舊的緩沖區(qū)并且已經(jīng)有新的緩沖區(qū)，這時(shí)應(yīng)該釋放舊緩沖*/                 struct Cirbuf *temp = packetCirbuf;                 packetCirbuf = packetCirbuf->newBuf;                 FreeCirbuf(temp);                 continue;             }             /* delay*/             pthread_cond_t mycond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;             pthread_mutex_t mymutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;             struct timespec ts;             int rv;             ts.tv_sec = 0;             ts.tv_nsec = 50000; /* 500,00 nanoseconds = 50 ms */             pthread_mutex_lock(&mymutex);             rv = pthread_cond_timedwait(&mycond, &mymutex, &ts);             pthread_mutex_unlock(&mymutex);             continue;         }         DoRead();         packetCirbuf->buf[packetCirbuf->readPoint].flag = 0;         if(++packetCirbuf->readPoint == packetCirbuf->bufSize)             packetCirbuf->readPoint = 0;     }     return NULL; } extern "C" void* WriteThread(void *arg) {     struct Cirbuf* latestBuf;     /*進(jìn)寫(xiě)線程后，初始化latestBuf指針 使其指向packetCirbuf，這時(shí)的packetCirbuf是由主線程函數(shù)創(chuàng)建的初始buf*/     latestBuf = packetCirbuf;     if(latestBuf == NULL)     {         cout << "packet capture buffer NULL error" << endl;         exit(0);     }     /*進(jìn)入循環(huán)*/     char test=0;     while(1)     {         if (latestBuf->buf[latestBuf->writePoint].flag == 1)         {             /*we need a larger buf*/             latestBuf = GetNewCirbuf(latestBuf->bufSize * 2,latestBuf);         }         else         {             DoWrite(latestBuf,test++);             latestBuf->buf[latestBuf->writePoint].flag = 1;             if(++latestBuf->writePoint == latestBuf->bufSize)                 latestBuf->writePoint = 0;         }     }     return NULL; }

不需要用鎖的原因是 數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生在flag內(nèi)存單元，
讀線程如果取得flag為 1，但線程調(diào)度或另一個(gè)CPU核上的線程將flag改為0，就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。但只有讀線程自己會(huì)把flag從1變?yōu)?，所以不會(huì)出錯(cuò) 同理寫(xiě)進(jìn)程也是。

程序應(yīng)該有優(yōu)化的地方 比如讀進(jìn)程追上寫(xiě)進(jìn)程的時(shí)候，是阻塞50ms還是直接continue還是有其他方法之類。

我測(cè)試是寫(xiě)進(jìn)程往緩沖寫(xiě)數(shù)字1 2 3 讀進(jìn)程打印出來(lái)，打印的結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)序，也沒(méi)有缺數(shù)發(fā)生。

整個(gè)程序代碼：

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <iostream> #include <thread.h> #include <time.h> #define INITBUFSIZE        10 /*環(huán)型緩沖區(qū)初始單元個(gè)數(shù)*/ #define UNITSIZE        200/*每單元大小*/ using namespace std; /*global data*/ /*Cirbuf chain 寫(xiě)進(jìn)程可能很快 以至于不只有1個(gè)或2個(gè)環(huán)形緩沖，可能有多個(gè)*/ struct Cirbuf* packetCirbuf; /*環(huán)形緩沖的一個(gè)單元*/ struct CirUnit {         int flag; /*0 表明可寫(xiě),1表明可讀*/         char unit[UNITSIZE]; }; /*環(huán)形緩沖*/ struct Cirbuf {         struct Cirbuf * newBuf; /*point to new Cirbuf*/         int readPoint; /*for reading thread*/         int writePoint; /*for writing thread*/         int bufSize;        /*buf char array's size*/         struct CirUnit *buf;                /*point to unit array*/ }; struct Cirbuf* GetNewCirbuf(int bufSize,struct Cirbuf* oldBuf) {         if(bufSize>30000)         {                 printf("oh my god,the bufSize is out of my league,I cannot handle it,exit");                 exit(1);         }         struct Cirbuf* newBuf = new Cirbuf();         if(oldBuf != NULL)                 oldBuf->newBuf = newBuf;         newBuf->newBuf = NULL;         newBuf->readPoint = newBuf->writePoint = 0;         newBuf->bufSize = bufSize;         newBuf->buf = new CirUnit[bufSize];         memset(newBuf->buf,0,sizeof(CirUnit)*bufSize); /*初始化單元為0*/         return newBuf; } int FreeCirbuf(struct Cirbuf* bufPoint) {         delete bufPoint->buf;         delete bufPoint;         return 1; } void DoWrite(struct Cirbuf* latestBuf,char flag) {         latestBuf->buf[latestBuf->writePoint].unit[0] = flag;         //printf("%d ",flag); } void DoRead() {         //cout<< packetCirbuf->buf[packetCirbuf->readPoint].unit[0] << endl;         //printf("%d ",packetCirbuf->buf[packetCirbuf->readPoint].unit[0]);         //printf("."); } extern "C" void* ReadThread(void *arg) {         while(1)         {                 if(packetCirbuf->buf[packetCirbuf->readPoint].flag == 0)                 {                         if(packetCirbuf->newBuf != NULL)                         {                                 /*表明readthread已經(jīng)處理完舊的緩沖區(qū)并且已經(jīng)有新的緩沖區(qū)，這時(shí)應(yīng)該釋放舊緩沖*/                                 struct Cirbuf *temp = packetCirbuf;                                 packetCirbuf = packetCirbuf->newBuf;                                 FreeCirbuf(temp);                                 continue;                         }                         /* delay*/                         pthread_cond_t mycond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;                         pthread_mutex_t mymutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;                         struct timespec ts;                         int rv;                         ts.tv_sec = 0;                         ts.tv_nsec = 50000; /* 500,00 nanoseconds = 50 ms */                         pthread_mutex_lock(&mymutex);                         rv = pthread_cond_timedwait(&mycond, &mymutex, &ts);                         pthread_mutex_unlock(&mymutex);                         continue;                 }                 DoRead();                 packetCirbuf->buf[packetCirbuf->readPoint].flag = 0;                 if(++packetCirbuf->readPoint == packetCirbuf->bufSize)                         packetCirbuf->readPoint = 0;         }         return NULL; } extern "C" void* WriteThread(void *arg) {         struct Cirbuf* latestBuf;         /*進(jìn)寫(xiě)進(jìn)程后，初始化latestBuf指針 使其指向packetCirbuf，這時(shí)的packetCirbuf是由主線程函數(shù)創(chuàng)建的初始buf*/         latestBuf = packetCirbuf;         if(latestBuf == NULL)         {                 cout << "packet capture buffer NULL error" << endl;                 exit(0);         }         /*進(jìn)入循環(huán)*/         char test=0;         while(1)         {                 if (latestBuf->buf[latestBuf->writePoint].flag == 1)                 {                         /*we need a larger buf*/                         latestBuf = GetNewCirbuf(latestBuf->bufSize * 2,latestBuf);                 }                 else                 {                         DoWrite(latestBuf,test++);                         latestBuf->buf[latestBuf->writePoint].flag = 1;                         if(++latestBuf->writePoint == latestBuf->bufSize)                                 latestBuf->writePoint = 0;                 }         }         return NULL; } int main(int argc, char *argv[]) {         pthread_t threadNum[2];         packetCirbuf = GetNewCirbuf(INITBUFSIZE,NULL);         thr_create(0,0,WriteThread,0,0,&threadNum[0]);         thr_create(0,0,ReadThread,0,0,&threadNum[1]);         thr_join(threadNum[0],NULL,NULL);         thr_join(threadNum[1],NULL,NULL);         FreeCirbuf(packetCirbuf); }