[发明专利]用于无阻塞通讯的无锁环形队列实现方法

说明书

本发明公开了一种用于无阻塞通讯的无锁环形队列实现方法，包括：调用write函数将外部数据写入CycleBufferSend子类的内部缓存；调用SendBegin函数由内部缓存中读取数据的指针和大小并存放至数组结构中；调用系统发送函数发送数组结构中的数据；调用SendEnd函数修改内部发送状态，完成报文发送；调用RecvBegin函数将缓冲地址存放至数组结构中；调用系统接收函数接收系统发送函数发送的数据，并存放至数组结构中；调用RecvEnd函数修改内部接收状态，完成报文接收；调用read函数由内部缓存中读取数据。通过本发明的技术方案，加快了系统的报文收发效率，提高了系统的吞吐量，不需要频繁的内存分配和释放操作，加快了系统运行速度，也降低了系统的内存碎片化程度。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种用于无阻塞通讯的无锁环形队列实现方法。

背景技术

在计算机系统中，CPU运算存取是最快的，其次是内存存取速度，最后是IO的存取速度。其中，IO又有两种，一种是磁盘IO，一种是网络通讯IO，这里只谈网络IO。

现代的计算机系统，尤其是服务器，CPU一般都是多核的(如32核、64核等)，在同时访问共享资源时，一般都需要做加锁处理，否则会造成数据访问错乱，而对数据加锁，又会增加操作系统的系统调用，影响系统速度；

一般windows、linux等操作系统的API都支持多缓冲同时发送，以降低用户进程和内核系统的交互次数，从而提升系统运营速度。

发明内容

针对上述问题中的至少之一，本发明提供了一种用于无阻塞通讯的无锁环形队列实现方法，通过将CycleBuffer派生出两个子类CycleBufferRecv和CycleBufferSend的设计方式，将接收和发送过程独立进行，调用函数不易出错，在CycleBufferRecv子类中设计RecvBegin和RecvEnd函数，在CycleBufferSend中设计了SendBegin和SendEnd函数，分别减少了一次报文接收和报文发送过程，加快系统的报文收发效率，且这种设计方式可以用于网络通讯的无阻塞编程，充分发挥无阻塞程序框架的特性，进一步提高系统的吞吐量；内部存储采用环形设计，不需要频繁的内存分配和释放操作，加快了系统运行速度，也降低了系统的内存碎片化程度。此外，本发明用于单发送者和单接收者的场景，在单发送者和单接收者同时使用缓冲的时候，由于不会同时访问一个临界资源，所以线程不需要加锁，也加快了系统运行速度。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于无阻塞通讯的无锁环形队列实现方法，包括：调用write函数将外部数据写入CycleBufferSend子类的内部缓存；调用SendBegin函数由所述内部缓存中读取数据的指针和大小并存放至数组结构中；调用系统发送函数发送所述数组结构中的数据；调用SendEnd函数修改所述CycleBufferSend子类的内部发送状态，完成报文发送；调用RecvBegin函数将缓冲地址存放至所述数组结构中；调用系统接收函数接收所述系统发送函数发送的数据，并存放至所述数组结构中；调用RecvEnd函数修改CycleBufferRecv子类的内部接收状态，完成报文接收；调用read函数由所述CycleBufferSend子类的内部缓存中读取数据。

在上述技术方案中，优选地，用于无阻塞通讯的无锁环形队列实现方法还包括：在调用所述write函数写入数据之前调用space函数检查是否有空间用以实现写入操作；在调用所述read函数读取数据之前调用length函数动态计算数据长度，以检查是否有可读取的数据。

在上述技术方案中，优选地，在调用所述write函数后修改写指针的位置，在调用所述SendBegin函数后内部发送状态修改为发送中，数据发送完成后修改读指针的位置，同时将内部发送状态修改为未发送。

在上述技术方案中，优选地，在调用所述RecvBegin函数后将内部接收状态修改为接收中，数据接收完成后修改写指针的位置，同时将内部接收状态修改为未接收。