无等待环形缓冲区

Question

我有一个场景，我可以有多个生产者，但一个环形缓冲区的单一消费者。源代码如下：

typedef struct ring_buffer_t {
    uint8_t *data;
    uint32_t element_size;
    uint32_t element_count;
    uint32_t head;
    uint32_t tail;
    uint32_t mask;
} ring_buffer;

uint32_t ring_buffer_put(ring_buffer *buf, void *data_element) {
    int i;
    uint32_t status = 0;
    uint8_t *buf_pointer;
    uint8_t *element = (uint8_t *) data_element;

    if (buf && data_element) {

        buf_pointer = &buf->data[(buf->head & buf->mask) * buf->element_size];
        for (i = 0; i < buf->element_size; ++i) {
            buf_pointer[i] = element[i];
        }

        status = 1;
        __sync_fetch_and_add(&buf->head, 1);

    }

    return status;
}

uint32_t ring_buffer_size(ring_buffer *buf) {

    return buf->head - buf->tail;
}

uint32_t ring_buffer_empty(ring_buffer *buf) {

    return (ring_buffer_size(buf) == 0);
}

void *ring_buffer_get(ring_buffer *buf) {
    void *element;
    //preserve the invariant that tail is always <= head
    if (ring_buffer_empty(buf)) {
        return 0;
    }

    element = &buf->data[(buf->tail & buf->mask) * buf->element_size];
    __sync_fetch_and_add(&buf->tail, 1);
    return element;
}

问题语句允许我覆盖较旧的条目，例如，这就是我使用and的原因，并且在just时不检查缓冲区是否已满-我只覆盖最旧的条目。然而，我很难推断这是否是线程安全的。如前所述-这是很重要的，这是等待自由(各自定义的锁自由)，因为生产者负担不起阻塞。大小始终是2的幂，所以这就是为什么在索引过程中&会起作用。

如果您有任何意见，我们将不胜感激。

Answer 1

不，你的实现不是线程安全的。

如果两个线程同时使用put元素，它们最终可能会在相同的位置写入，甚至在一个位置写入一半记录，在下一个位置写入另一半记录。