Masscan缓存结构rte_ring分析源码分析

rte_ring结构是报文的缓存结构，Masscan实现时定义了transmit_thread，receive_thread两个线程。transmit线程发送探测报文，receive_thread处理接收报文。在有些场景下，处理报文后需要发送交互报文，但reveive_thread并不发送报文，而是将报文添加到缓存中，由transmit_thread负责发送报文。缓存使用rte_ring定义，如下所示：

struct rte_ring {int flags; /**< Flags supplied at creation. *//** Ring producer status. */struct prod {uint32_t watermark; /**< Maximum items before EDQUOT. */uint32_t sp_enqueue; /**< True, if single producer. */uint32_t size; /**< Size of ring. */uint32_t mask; /**< Mask (size-1) of ring. */volatile uint32_t head; /**< Producer head. */volatile uint32_t tail; /**< Producer tail. */} prod __rte_cache_aligned; /** Ring consumer status. */struct cons {uint32_t sc_dequeue; /**< True, if single consumer. */uint32_t size; /**< Size of the ring. */uint32_t mask; /**< Mask (size-1) of ring. */volatile uint32_t head; /**< Consumer head. */volatile uint32_t tail; /**< Consumer tail. */} cons __rte_cache_aligned; #ifdef RTE_LIBRTE_RING_DEBUGstruct rte_ring_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE]; #endifvoid * volatile ring[1] \__rte_cache_aligned; /**< Memory space of ring starts here. */};

ring为指针数组，指针指向缓存的报文。
rte_ring_create函数创建rte_ring结构，申请内存，并对成员进行初始化。count为需要报文的数量。

r->flags = flags; r->prod.watermark = count; r->prod.sp_enqueue = !!(flags & RING_F_SP_ENQ); r->cons.sc_dequeue = !!(flags & RING_F_SC_DEQ); r->prod.size = r->cons.size = count; r->prod.mask = r->cons.mask = count-1; r->prod.head = r->cons.head = 0; r->prod.tail = r->cons.tail = 0;

对缓存的处理采用了生产者-消费者模式，prod为生产者，cons为消费者。Pond定义缓存队列的头，cons定义了尾。prod和cons分别有head、tail指针，是为了多线程并行处理。多数情况下，prod.head==prod.tail，cons.head==cons.tail，如果两者不相等，表示存在线程进行入队或出队操作。
代码通过下面四个函数进行处理。
__rte_ring_mp_do_enqueue
将若干个对象插入缓存队列，线程安全。
__rte_ring_sp_do_enqueue
将若干个对象插入缓存队列。
__rte_ring_mc_do_dequeue
从队列中取出若干个对象，线程安全。
__rte_ring_sc_do_dequeue
从队列中取出若干个对象。
多线程处理时，实现了一种类似于自旋锁的机制实现空间分配。函数进入循环，循环先判断剩余空间是否满足要求，若满足要求，则使用原子操作修改r->prod.head，分配空间。
success = rte_atomic32_cmpset(&r->prod.head, prod_head,
prod_next);
局部变量prod_head初始化为r->prod.head，如果两者不相等，表明有进程正在分配空间，进入下一次循环。退出循环时，则表明成功分配了空间。
因为采用生产者消费者模式，对r->prod.tail的修改也需要互斥处理。代码如下：