2.8 环形缓冲池（ring buffer）
2.8.1 概念
环形缓冲池（ring buffer），也称圆形缓冲区（circular buffer）、圆形队列（circular queue）、循环缓冲区（cyclic buffer），是一种固定尺寸、头尾相连的缓冲池的数据结构，适合缓存数据流。环形缓冲池多用于两个任务之间传递数据，是标准的先入先出（FIFO）模型。
一般来说，若多任务之间共享数据需要使用互斥机制（mutex）来进行同步，以保证共享数据不会发生不可预测的修改与读取，然而互斥机制的使用也会带来额外的系统开销。环形缓冲池的引入就是为了有效解决这个问题，以提高系统资源利用率。
2.8.2 环形缓冲池的初始化与重置
1．ring buffer初始化
函数原型：kstat_t krhino_ringbuf_init（k_ringbuf_t *p_ringbuf, void *buf, size_t len, size_t type, size_t block_size）
ring buffer初始化需配置ringbuf的长度、类型、存储元素长度及在内存中实际的存储位置。其中，管理结构体k_ringbuf_t的主要数据成员包括：
（1）buf:ring buffer在内存中的实际开始位置。
（2）end:ring buffer在内存中的实际结束位置。
（3）head：存储在缓冲池中的有效数据的开始位置，即读指针。
（4）tail：存储在缓冲池中的有效数据的结尾位置，即写指针。
（5）freesize：标示缓冲池当前剩余可用空间大小。
（6）type：标示缓冲池的类型，“固定长度（RINGBUF_TYPE_FIX）”或是“可变长度（RINGBUF_TYPE_DYN）”。
（7）block_size：标示存储在缓冲池中的单个数据块长度，只针对RINGBUF_TYPE_FIX有效。
2．ring buffer重置
函数原型：kstat_t krhino_ring.buf_reset（k_ringbuf_t *p_ringbuf）
ring buffer重置会清除缓冲池中的数据块，并重置ring buffer的读/写指针、剩余可用空间大小。
2.8.3 环形缓冲池的写入与读取
1．ring buffer的写入
函数原型：kstat_t krhino_ringbuf_push（k_ringbuf_t *p_ringbuf,void *data, size_t len）
ring buffer写入的步骤主要包括：
（1）判断缓冲池是否已满，若已满，则返回RHINO_RINGBUF_FULL错误。
（2）判断缓冲池的剩余空间能否写入数据块，若不能，则返回RHINO_RINGBUF_FULL错误。
（3）重新校准缓冲池的写指针及剩余空间大小。
（4）压入数据块。
ring buffer写入流程如图2-11所示。
图2-11 ring buffer写入流程
2．ring buffer的读取
函数原型：kstat_t krhino_ringbuf_pop（k_ringbuf_t *p_ringbuf, void *pdata, size_t *plen）
ring buffer读取的步骤主要包括：
（1）判断缓冲池是否为空，若为空，则返回RHINO_RINGBUF_EMPTY错误；
（2）读取数据块；
（3）校准缓冲池读指针及剩余空间大小。
ring buffer读取流程如图2-12所示。
图2-12 ring buffer读取流程
2.8.4 环形缓冲池的容量判断
1．判断ring buffer是否为空
函数原型：uint8_t krhino_ringbuf_is_empty（k_ringbuf_t *p_ringbuf）
若环形缓冲池的剩余空间大小与预设的环形缓存池长度一致，会判定此时缓存池为空。
2．判断ring buffer是否已满
函数原型：uint8_t krhino_ringbuf_is_full（k_ringbuf_t *p_ringbuf）
环形缓存池是否已满的判断会区分RINGBUF_TYPE_FIX类型和RINGBUF_TYPE_DYN类型。对于RINGBUF_TYPE_FIX类型，若环形缓存池的剩余空间小于预设的固定数据块长度，则判定缓存池已满。对于RINGBUF_TYPE_DYN类型，若环形缓存区的剩余空间小于8字节，则判定缓存池已满。