用于无等待生产者和阻塞消费者的环形缓冲区

Question

我有一个生产者线程，其生产对象的速度可能（暂时）快到消费者线程无法消费。因此，我想要一个 FIFO 来缓冲剩余的工作。一旦 FIFO 已满，生产者只需退出或稍后重试。此外，我希望能够通知消费者没有更多工作要做（无需将特殊对象排队到 FIFO 中）。生产者不得减速，消费者不得浪费CPU周期，所以我有以下要求：

固定大小的环形缓冲区。
生产者永远不会等待：它需要能够尽快将元素排入队列。
消费者应该能够阻止：没有忙等待可能很慢的生产者。混合锁会很好。

我正在设想以下 C++ class:

template <typename T, std::size_t N>
class spsc_circular_half_blocking {
    std::array<T, N> buffer;
    // bookkeeping, atomics, mutexes etc. go here
public:
    bool try_push(const T&); // returns whether object could be enqueued
    void notify(); // notifies consumer
    bool wait_pop(T&); // returns whether object was dequeued or notification was received
};

能够就地修改元素会很好。它还可以使用缓冲区的动态分配（例如，大小传递给构造函数，缓冲区是 unique_ptr）。

现在回答我的问题。这件事甚至可能吗（至少在 x86 上）？

如果是，它是如何工作的？我真的很想要一些实现，最好但不一定是 C++。
如果没有，为什么不呢？

相关 material 的指针，即使它不能完全满足我的需求，也将不胜感激。

Answer 1

一种解决方案是将 boost single-producer single-consumer queue 与您自己的信令和阻塞一起使用。

Answer 2

Google 找到了这个，对此一无所知，但也许值得研究一下：

无等待多生产者多消费者环形缓冲区：

https://www.osti.gov/servlets/purl/1531271

用于无等待生产者和阻塞消费者的环形缓冲区

Ring buffer for a wait-free producer and a blocking consumer

c++

multithreading

producer-consumer

lock-free

wait-free