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ringbuffer_环形缓冲区
系统提供环形FIFO写入重载时可能存在数据错乱问题
发布于 2022-01-08 14:22:58 浏览:1101
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``` rt_size_t rt_ringbuffer_put_force(struct rt_ringbuffer *rb, const rt_uint8_t *ptr, rt_uint16_t length) { rt_uint16_t space_length; RT_ASSERT(rb != RT_NULL); space_length = rt_ringbuffer_space_len(rb); if (length > rb->buffer_size) { ptr = &ptr[length - rb->buffer_size]; length = rb->buffer_size; } if (rb->buffer_size - rb->write_index > length) { /* read_index - write_index = empty space */ memcpy(&rb->buffer_ptr[rb->write_index], ptr, length); /* this should not cause overflow because there is enough space for * length of data in current mirror */ rb->write_index += length; if (length > space_length) rb->read_index = rb->write_index; return length; } memcpy(&rb->buffer_ptr[rb->write_index], &ptr[0], rb->buffer_size - rb->write_index); memcpy(&rb->buffer_ptr[0], &ptr[rb->buffer_size - rb->write_index], length - (rb->buffer_size - rb->write_index)); /* we are going into the other side of the mirror */ rb->write_mirror = ~rb->write_mirror; rb->write_index = length - (rb->buffer_size - rb->write_index); if (length > space_length) { if (rb->write_index <= rb->read_index) rb->read_mirror = ~rb->read_mirror; rb->read_index = rb->write_index; } return length; } ``` ringbuffer.c中原始代码中,在往rb中写入数据时,总是先进行memcpy,再修改write指针。则有可能出现如下现象: 1、假设开始时刻rb为空,且写指针write_index = 0. 2、在低优先级线程中向rb中写入"asdfghjkl"(不包含字符串结尾'\0'),但是在memcpy完成'f'字节时,被高优先级线程抢断/中断触发了,然后在高优先级线程/中断中再次向同一个rb写入"1234567890"(不包含字符串结尾'\0')。 3、我们期望的结果为"asdfghjkl1234567890"(不包含字符串结尾'\0'),write_index=19 3、但是因为write指针因为在低优先级中在memcpy前没有提前偏移到结束位置,因此此时write_index还是等于0,因此高优先级中会把第0到第10个字节幅值为"1234567890",并且将write_index偏移10个字节,因此此时index=10. 4、然后从高优先级线程/中断返回到第优先级线程时,由于memcpy已经复制完成'f'字节即第4个字节,因此将从第5个字节开始接着复制,于是当第优先级的memcpy复制完成时,rb里的内容为"1234ghjkl0",然后再将write_index偏移9个字节 5、可以看到,write_index=19这个写入的长度是正确的,但是fifo里的内容已经和期望的不一样了。此时如果将rb中的数据取出来则输出的是"1234ghjkl0000000000" 修复方法: 每次写入rb时,在memcpy前,先用一个局部变量(write_index_temp)记住当前的write_index,然后提前偏移最终的write_index,这样如果被高优先级抢断并且重载了,会从正确的write_index的位置开始进行写入(即低优先级写入内容的末尾),然后返回低优先级线程时,低优先级使用实现记住的write_index_temp来进行memcpy操作,则可以接着将剩余被打断的内容接着写入rb中 修改后的代码如下: ``` rt_size_t rt_ringbuffer_put_force(struct rt_ringbuffer *rb, const rt_uint8_t *ptr, rt_uint16_t length) { rt_uint16_t space_length; rt_uint16_t write_index_temp; RT_ASSERT(rb != RT_NULL); space_length = rt_ringbuffer_space_len(rb); if (length > rb->buffer_size) { ptr = &ptr[length - rb->buffer_size]; length = rb->buffer_size; } if (rb->buffer_size - rb->write_index > length) { /* this should not cause overflow because there is enough space for * length of data in current mirror */ write_index_temp = rb->write_index; //记录当前的index,即使被高优先级重载了,恢复之后也不受影响 rb->write_index += length; //先偏移write_index防止在高优先级线程中被重载时,index没有被偏移到低优先级结束为止 /* read_index - write_index = empty space */ memcpy(&rb->buffer_ptr[rb->write_index], ptr, length); if (length > space_length) rb->read_index = rb->write_index; return length; } /* we are going into the other side of the mirror */ write_index_temp = rb->write_index; //记录当前的index,即使被高优先级重载了,恢复之后也不受影响 rb->write_mirror = ~rb->write_mirror; //镜像反转时,处理方法也同上,先反转和计算写入结束时的index rb->write_index = length - (rb->buffer_size - rb->write_index); memcpy(&rb->buffer_ptr[rb->write_index], &ptr[0], rb->buffer_size - rb->write_index); memcpy(&rb->buffer_ptr[0], &ptr[rb->buffer_size - rb->write_index], length - (rb->buffer_size - rb->write_index)); if (length > space_length) { if (rb->write_index <= rb->read_index) rb->read_mirror = ~rb->read_mirror; rb->read_index = rb->write_index; } return length; } ``` 修改之后同上写入流程则如下: 1、低优先级线程写入"asdfghjkl"(不包括结尾'\0'),在写入完成'f'时发生抢断,但是由于提前偏移了write_index,因此此时write_index=9 2、进入高优先级线程,向同一个rb中写入"1234567890"(不包括结尾'\0'),由于write_index=9,因此写入后结果为"asdf000001234567890",并且write_index += 10,此时write_index=19 3、从高优先级线程返回低优先级线程,memcpy从之前的位置接着往下写,于是结果变为"asdfghjkl1234567890",数据内容与期望一致,write_index的结果也与期望一致
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出出啊
2022-01-08
恃人不如自恃,人之为己者不如己之自为也
多线程操作,由应用层实现数据保护。
mysterywolf
认证专家
2022-06-23
https://github.com/mysterywolf
ringbuffer是需要用户自己保护的
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Mxf
这家伙很懒,什么也没写!
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