本文探讨了队列在计算机系统中的重要性，特别是其在操作系统和进程通信中的应用。文章介绍了四种队列操作模型：单生产者——单消费者、多生产者——单消费者、单生产者——多消费者和多生产者——多消费者，并强调了无锁处理在并发性能上的优势。针对定长和变长数据的队列，分别提供了相应的无锁实现方案，如Linux内核的kfifo和Intel DPDK的rte_ring。此外，还提及了基于CAS和FAA机制的无锁队列实现，如Disruptor和无锁数据结构在处理并发时的效率提升。
1、前言
队列在计算机中非常重要的一种数据结构，尤其在操作系统中。队列典型的特征是先进先出（FIFO），符合流水线业务流程。在进程间通信、网络通信之间经常采用队列做缓存，缓解数据处理压力。结合自己在工作中遇到的队列问题，总结一下对不同场景下的队列实现。根据操作队列的场景分为：单生产者——单消费者、多生产者——单消费者、单生产者——多消费者、多生产者——多消费者四大模型。其实后面三种的队列，可以归纳为一种多对多。根据队列中数据分为：队列中的数据是定长的、队列中的数据是变长的。
2、队列操作模型
（1）单生产者——单消费者
（2）多生产者——单消费者
（3）单生产者——多消费者
（4）多生产者——多消费者
3、队列数据定长与变长
（1）队列数据定长
（2）队列数据变长
4、并发无锁处理
（1）单生产者——单消费者模型
此种场景不需要加锁，定长的可以通过读指针和写指针进行控制队列操作，变长的通过读指针、写指针、结束指针控制操作。具体实现可以参考linux内核提供的kfifo的实现。可以参考：巧夺天工的kfifo_海枫的博客-优快云博客
（2）（一）多对多（一）模型
正常逻辑操作是要对队列操作进行加锁处理。加锁的性能开销较大，一般采用无锁实现。无锁实现原理是CAS、FAA等机制。定长的可以参考：
http://www.searchtb.com/2012/10/introduction_to_disruptor.html
变长的可以参考intel dpdk提供的rte_ring的实现。
intel dpdk api ring 模块源码详解_朝阳_tony的博客-优快云博客
扫一扫
1088
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
