Rengaspuskuri

Rengaspuskuri on tietojenkäsittelytieteessä tietorakenne. Rengas-sanalla viitataan tapaan, jolla tiedon tallennus- ja lukupaikka kiertää puskuria. Tallennettaessa tietoa puskuriin kirjoituspaikka etenee kohti puskurin loppua. Kun kirjoituspaikka ylittää puskurin koon, se siirtyy takaisin alkuun. Tiedon lukukohta liikkuu samalla tavalla eteenpäin palaten alkuun puskurin lopussa.

Rengaspuskuria voidaan käyttää tuottaja/kuluttaja-mallilla tai ylikirjoitusmallilla. Tuottaja/kuluttaja-mallissa tuottaja täyttää puskurin tiedolla kunnes se täyttyy ja jää odottamaan kunnes kuluttaja saa käsitteltyä puskurissa olevan tieton. Ylikirjoitusmallissa vanhimmat tiedot ylikirjoitetaan vaikka niitä ei olisi käsitelty. Edsger Dijkstra työskenteli tuottaja/kuluttaja-ongelman parissa 1960-luvulla ja julkaisi vuonna 1972 artikkelin Information Streams Sharing a Finite Buffer. 1980-luvulla esitettiin "Mesa-semantiikkaa" käyttävä ratkaisu artikkelissa Experience with Processes and Monitors in Mesa.

Käyttökohteita

Rengaspuskuria voidaan käyttää esimerkiksi muuntamaan tietovirtaa, joka saadaan pakettiverkon yli vaihtelevalla nopeudella muotoon, josta kiinteällä nopeudella sitä kuluttava käsittelijä saa aina samalla viiveellä seuraavan alkion käsittelyyn.

Pakettiverkossa paketit voivat saapua eri järjestyksessä ja eri aikoina eri reittejä käyttäen, josta johtuen käytännön toteutukset voivat käyttää useita muistilohkoja rengaspuskurina.

Esimerkkitoteutus

Esimerkissä on C-kielellä tehtynä yksinkertainen rengaspuskuritoteutus, jossa on käytetty kolmea apumuuttujaa (read_position, write_position ja buffer_len) rengaspuskurin sisäiseen kirjanpitoon. Esimerkkitoteutus lukee ja kirjoittaa tietoa merkki kerrallaan puskuriin.

#include <stdio.h>

#define BUFFER_SIZE 10

char buffer_data[BUFFER_SIZE];
int read_position=0;
int write_position=0;
int buffer_len=0;

int ringbuffer_insert(char data){
    if( buffer_len < BUFFER_SIZE){
      buffer_data[write_position]=data;
      buffer_len++;
      if(++write_position==BUFFER_SIZE){
        write_position=0;
      }
      return 1;
    }
    return 0;
  }

int ringbuffer_read(char* data){
    if(buffer_len>0){
        *data=buffer_data[read_position];
        buffer_len--;
        if(++read_position==BUFFER_SIZE){
          read_position=0;
        }
      return 1;
    }
    return 0;
}

Optimointi

Rengaspuskuritoteutuksesta saa puristettua pois muutaman if-lauseen ja apumuuttujan, jos puskurin koko on 2:n potenssi (2, 4, 8, 16, jne.). Tällöin ei tarvita ehtoa, jossa testataan, vuotaako puskuri seuraavaksi yli, vaan voidaan käyttää bittimaskia ja vapaasti eteenpäin juoksevia luku- ja kirjoituspaikkalaskureita.

Katso myös

• Linkitetty lista