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环形缓冲区是生产者和消费者模型中常用的数据结构。生产者将数据放入数组的尾端，而消费者从数组的另一端移走数据，当达到数组的尾部时，生产者绕回到数组的头部。
如果只有一个生产者和一个消费者，那么就可以做到免锁访问环形缓冲区（RingBuffer）。写入索引只允许生产者访问并修改，只要写入者在更新索引之前将新的值保存到缓冲区中，则读者将始终看到一致的数据结构。同理，读取索引也只允许消费者访问并修改。
图2。环形缓冲区实现原理图
如图所示，当读者和写者指针相等时，表明缓冲区是空的，而只要写入指针在读取指针后面时，表明缓冲区已满。
清单9。2。6。10环形缓冲区实现代码
/*
*__kfifo_put-putssomedataintotheFIFO，nolockingversion
*Notethatwithonlyoneconcurrentreaderandoneconcurrent
*writer，youdon＇tneedextralockingtousethesefunctions。
*/
unsignedint__kfifo_put(structkfifo*fifo，
unsignedchar*buffer，unsignedintlen)
{
unsignedintl;
len=min(len，fifo->size-fifo->in+fifo->out);
/*firstputthedatastartingfromfifo->intobufferend*/
l=min(len，fifo->size-(fifo->in&(fifo->size-1)));
memcpy(fifo->buffer+(fifo->in&(fifo->size-1))，buffer，l);
/*thenputtherest(ifany)atthebeginningofthebuffer*/
memcpy(fifo->buffer，buffer+l，len-l);
fifo->in+=len;
returnlen;
}
/*
*__kfifo_get-getssomedatafromtheFIFO，nolockingversion
*Notethatwithonlyoneconcurrentreaderandoneconcurrent
*writer，youdon＇tneedextralockingtousethesefunctions。
*/
unsignedint__kfifo_get(structkfifo*fifo，
unsignedchar*buffer，unsignedintlen)
{
unsignedintl;
len=min(len，fifo->in-fifo->out);
/*firstgetthedatafromfifo->outuntiltheendofthebuffer*/
l=min(len，fifo->size-(fifo->out&(fifo->size-1)));
memcpy(buffer，fifo->buffer+(fifo->out&(fifo->size-1))，l);
/*thengettherest(ifany)fromthebeginningofthebuffer*/
memcpy(buffer+l，fifo->buffer，len-l);
fifo->out+=len;
returnlen;
}
以上代码摘自2。6。10内核，通过代码的注释（斜体部分）可以看出，当只有一个消费者和一个生产者时，可以不用添加任何额外的锁，就能达到对共享数据的访问。
总结
通过对比2。4和2。6内核代码，不得不佩服内核开发者的智慧，为了提高内核性能，一直不断的进行各种优化，并将业界最新的lock-free理念运用到内核中。
在实际开发过程中，进行无锁设计时，首先进行场景分析，因为每种无锁方案都有特定的应用场景，接着根据场景分析进行数据结构的初步设计，然后根据先前的分析结果进行并发模型建模，最后在调整数据结构的设计，以便达到最优。 |
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