В этой статье мы рассмотрим преимущества использования буферов Linked Ring по сравнению с традиционнымициклическими буферами. Мы углубимся в тему распределения памяти и обсудим, как буферы Linked Ring могут эффективно работать с несколькими производителями. Реализацию буфера Linked Ring можно найти здесь.
Выделение памяти для связанных кольцевых буферов
Прежде чем мы перейдем к деталям, давайте проясним одну вещь: связанные кольцевые буферы будут потреблять больше памяти, чем циклические буферы, но волшебство раскрывается, когда задействовано несколько производителей.
Теперь предположим, что вы имеете дело с несколькими (owners_nr) потребителями. У вас просто есть несколько циклических буферов из CELLS_NR ячеек (owners_nr * CELLS_NR). Вы можете задаться вопросом о выделении памяти для связанного кольцевого буфера в сценарии с несколькими производителями. Прелесть в том, что он остается прежним.
Основа связанного кольца: связи
Основа Linked Ring? Связи! Представьте себе круг, в котором каждая точка соединена со следующей, образуя кольцеобразную структуру данных. Однако поворот в сказке — вместо массива, хранящего элементы один за другим, как в традиционных товарищах по кольцевому буферу, наш герой использует связанный список.
Двойная роль выделенных ячеек
И это еще не все! Помимо хранения данных, выделенные ячейки играют еще одну важную роль — они хранят информацию о владельце. По сути, каждая ячейка служит хранилищем данных и мини-каталогом, помогая нам отслеживать владельцев и соответствующие им данные.
Вот как это работает: каждая ячейка-владелец содержит информацию о своем владельце и ссылку на последнюю добавленную ячейку. Эта отличная функция позволяет нам быстро вычислить начало и конец списка каждого владельца. Итак, в одном компактном пакете у нас есть и данные, и необходимая карта для навигации по ним — значительная экономия места и времени вычислений, не так ли?
Преимущества связанных кольцевых буферов
Почему это примечательно? В традиционных кольцевых буферных системах каждому производителю требовался отдельный буфер. По мере того, как у нас становилось все больше и больше продюсеров, сложность росла, как сорняк, забивая память и превращая управление в кошмар.
Связанное кольцо, напротив, относится ко всем производителям одинаково и предоставляет им общее пространство в нашем едином буферном кольце — больше не нужно ненужной кучи отдельных буферов для каждого производителя. Каждый может совместно использовать буферный эквивалент общественных садов, что делает его гораздо более совместной, эффективной и гармоничной средой данных.
Давайте внесем больше ясности, визуализируя сценарий. Предположим, у нас есть три владельца с буфером Linked Ring. При каждом добавлении данных соответствующая ячейка владельца производителя обновляется новыми данными и ссылкой на вновь добавленную ячейку. Таким образом, выборка данных становится легкой задачей. Все, что нам нужно сделать, это получить доступ к ячейке владельца, и мы можем быстро пройти через все точки данных, принадлежащие этому производителю.
По сути, буфер Linked Ring превращает сложную задачу управления требованиями к данным нескольких производителей в легкую прогулку по парку, значительно экономя память, повышая эффективность вычислений и гарантируя систематическую и хорошо организованную обработку данных.
Реализация связанного кольца на C
Если вы заинтересованы в изучении готовой к использованию реализации буфера Linked Ring с открытым исходным кодом на C, вы можете проверить мой репозиторий GitHub: Linked Ring — реализация C.
Описание библиотеки
Библиотека предоставляет реализацию буфера Linked Ring на C. Он включает в себя две важные структуры данных:
struct linked_ring: Эта структура представляет сам буфер Linked Ring. Он содержит указатели на ячейки, составляющие буфер, информацию о размере буфера, текущих позициях записи и владельцах элементов внутри буфера.struct lr_cell: Эта структура представляет элемент в буфере. Каждый элемент состоит из поля данных и указателя на следующий элемент в буфере.
Функциональность и полезность
Библиотека предлагает несколько функций для инициализации связанных кольцевых буферов и управления ими. Некоторые из этих функций включают в себя:
lr_init(): Эта функция инициализирует новый связанный кольцевой буфер.lr_put(): Добавляет элемент в конец буфера.lr_get(): Эта функция удаляет элемент из начала буфера для определенного владельца.
Кроме того, библиотека предоставляет служебные функции, такие как:
lr_count(): возвращает количество элементов, присутствующих в данный момент в буфере.lr_exists(): Эта функция проверяет, присутствует ли в буфере элемент с определенным владельцем.lr_set_mutex(): устанавливает мьютекс для потокобезопасных операций, обеспечивая безопасное использование буфера в многопоточных средах.
Не стесняйтесь исследовать репозиторий для получения более подробной информации и примеров того, как использовать реализацию буфера Linked Ring в C.
