rename atomic queue io function.

lichao

2021-05-06 7ecd6323ffedbfef92c87c02b2a8680dd53b772c

 src/robust.h

@@ -19,6 +19,7 @@
#ifndef ROBUST_Q31RCWYU
#define ROBUST_Q31RCWYU

#include "log.h"
#include <atomic>
#include <chrono>
#include <memory>
@@ -32,6 +33,7 @@

using namespace std::chrono;
using namespace std::chrono_literals;
constexpr uint64_t MaskBits(int nbits) { return (uint64_t(1) << nbits) - 1; }

void QuickSleep();

@@ -102,20 +104,60 @@
   char buf[4];
};

template <bool isRobust = false>
class CasMutex
class PidLocker
{
   static pid_t pid()
public:
   typedef int locker_t;
   enum { eLockerBits = sizeof(locker_t) * 8 };
   static locker_t this_locker()
   {
      static pid_t val = getpid();
      static locker_t val = getpid();
      return val;
   }
   static bool Killed(pid_t pid)
   static bool is_alive(locker_t locker) { return true; }
};

class RobustPidLocker
{
public:
   typedef int locker_t;
   enum { eLockerBits = sizeof(locker_t) * 8 };
   static locker_t this_locker()
   {
      static locker_t val = getpid();
      return val;
   }
   static bool is_alive(locker_t locker)
   {
      char buf[64] = {0};
      snprintf(buf, sizeof(buf) - 1, "/proc/%d/stat", pid);
      return access(buf, F_OK) != 0;
      snprintf(buf, sizeof(buf) - 1, "/proc/%d/stat", locker);
      return access(buf, F_OK) == 0;
   }
};

class ExpiredLocker
{
public:
   typedef int64_t locker_t;
   enum { eLockerBits = 63 };
   static locker_t this_locker() { return Now(); }
   static bool is_alive(locker_t locker)
   {
      return Now() < locker + steady_clock::duration(10s).count();
   }

private:
   static locker_t Now() { return steady_clock::now().time_since_epoch().count(); }
};

template <class LockerT>
class CasMutex
{
   typedef typename LockerT::locker_t locker_t;
   static inline locker_t this_locker() { return LockerT::this_locker(); }
   static inline bool is_alive(locker_t locker) { return LockerT::is_alive(locker); }
   static const uint64_t kLockerMask = MaskBits(LockerT::eLockerBits);
   static_assert(LockerT::eLockerBits < 64, "locker size must be smaller than 64 bit!");

public:
   CasMutex() :
@@ -126,11 +168,11 @@
      auto old = meta_.load();
      int r = 0;
      if (!Locked(old)) {
         r = MetaCas(old, Meta(1, pid()));
      } else if (isRobust && Killed(Pid(old))) {
         r = static_cast<int>(MetaCas(old, Meta(1, pid()))) << 1;
         r = MetaCas(old, Meta(1, this_locker()));
      } else if (!is_alive(Locker(old))) {
         r = static_cast<int>(MetaCas(old, Meta(1, this_locker()))) << 1;
         if (r) {
            printf("captured pid %d -> %d, r = %d\n", Pid(old), pid(), r);
            LOG_DEBUG() << "captured locker " << int64_t(Locker(old)) << " -> " << int64_t(this_locker()) << ", locker = " << r;
         }
      }
      return r;
@@ -146,19 +188,20 @@
   void unlock()
   {
      auto old = meta_.load();
      if (Locked(old) && Pid(old) == pid()) {
         MetaCas(old, Meta(0, pid()));
      if (Locked(old) && Locker(old) == this_locker()) {
         MetaCas(old, Meta(0, this_locker()));
      }
   }

private:
   std::atomic<uint64_t> meta_;
   bool Locked(uint64_t meta) { return (meta >> 63) != 0; }
   pid_t Pid(uint64_t meta) { return meta & ~(uint64_t(1) << 63); }
   uint64_t Meta(uint64_t lk, pid_t pid) { return (lk << 63) | pid; }
   bool Locked(uint64_t meta) { return (meta >> 63) == 1; }
   locker_t Locker(uint64_t meta) { return meta & kLockerMask; }
   uint64_t Meta(uint64_t lk, locker_t lid) { return (lk << 63) | lid; }
   bool MetaCas(uint64_t exp, uint64_t val) { return meta_.compare_exchange_strong(exp, val); }
   static_assert(sizeof(pid_t) < sizeof(uint64_t));
};

typedef CasMutex<RobustPidLocker> Mutex;

template <class Lock>
class Guard
@@ -182,7 +225,7 @@
   typedef uint64_t meta_type;
   static size_type Pos(meta_type meta) { return meta & 0xFFFFFFFF; }
   static count_type Count(meta_type meta) { return meta >> 32; }
   static size_type Meta(meta_type count, size_type pos) { return (count << 32) | pos; }
   static meta_type Meta(meta_type count, size_type pos) { return (count << 32) | pos; }

public:
   typedef D Data;
@@ -190,66 +233,123 @@
   CircularBuffer(const size_type cap) :
       CircularBuffer(cap, Alloc()) {}
   CircularBuffer(const size_type cap, Alloc const &al) :
       state_(0), capacity_(cap), mhead_(0), mtail_(0), al_(al), buf(al_.allocate(cap))
       capacity_(cap + 1), mhead_(0), mtail_(0), al_(al), buf(al_.allocate(capacity_))
   {
      if (!buf) {
         throw("error allocate buffer: out of mem!");
      }
   }
   ~CircularBuffer()
   {
      al_.deallocate(buf, capacity_);
   }
   size_type size() const { return (capacity_ + tail() - head()) % capacity_; }
   bool full() const { return (capacity_ + tail() + 1 - head()) % capacity_ == 0; }
   bool empty() const { return head() == tail(); }
   bool push_back(Data d)
   {
      Guard<MutexT> guard(mutex_);
      if (!full()) {
         auto old = mtail();
         buf[Pos(old)] = d;
         return mtail_.compare_exchange_strong(old, next(old));
         throw("robust CircularBuffer allocate error: alloc buffer failed, out of mem!");
      } else {
         return false;
         memset(&buf[0], 0, sizeof(D) * capacity_);
      }
   }
   ~CircularBuffer() { al_.deallocate(buf, capacity_); }

   bool push_back(const Data d)
   {
      Guard<Mutex> guard(mutex_);
      auto old = mtail();
      auto pos = Pos(old);
      auto full = ((capacity_ + pos + 1 - head()) % capacity_ == 0);
      if (!full) {
         buf[pos] = d;
         return mtail_.compare_exchange_strong(old, next(old));
      }
      return false;
   }
   bool pop_front(Data &d)
   {
      Guard<MutexT> guard(mutex_);
      if (!empty()) {
         auto old = mhead();
         d = buf[Pos(old)];
      Guard<Mutex> guard(mutex_);
      auto old = mhead();
      auto pos = Pos(old);
      if (!(pos == tail())) {
         d = buf[pos];
         return mhead_.compare_exchange_strong(old, next(old));
      } else {
         return false;
      }
   }
   bool Ready() const { return state_.load() == eStateReady; }
   void PutReady() { state_.store(eStateReady); }

private:
   CircularBuffer(const CircularBuffer &);
   CircularBuffer(CircularBuffer &&);
   CircularBuffer &operator=(const CircularBuffer &) = delete;
   CircularBuffer &operator=(CircularBuffer &&) = delete;
   typedef CasMutex<true> MutexT;
   // static_assert(sizeof(MutexT) == 16);

   meta_type next(meta_type meta) const { return Meta(Count(meta) + 1, (Pos(meta) + 1) % capacity_); }
   size_type head() const { return Pos(mhead()); }
   size_type tail() const { return Pos(mtail()); }
   meta_type mhead() const { return mhead_.load(); }
   meta_type mtail() const { return mtail_.load(); }
   // data
   enum { eStateReady = 0x19833891 };
   std::atomic<uint32_t> state_;
   const size_type capacity_;
   MutexT mutex_;
   Mutex mutex_;
   std::atomic<meta_type> mhead_;
   std::atomic<meta_type> mtail_;
   Alloc al_;
   typename Alloc::pointer buf = nullptr;
};

template <unsigned PowerSize = 4, class Int = int64_t>
class AtomicQueue
{
public:
   typedef uint32_t size_type;
   typedef Int Data;
   typedef std::atomic<Data> AData;
   static_assert(sizeof(Data) == sizeof(AData));
   enum {
      power = PowerSize,
      capacity = (1 << power),
      mask = capacity - 1,
   };

   AtomicQueue() { memset(this, 0, sizeof(*this)); }
   size_type head() const { return head_.load(); }
   size_type tail() const { return tail_.load(); }
   bool like_empty() const { return head() == tail() && Empty(buf[head()]); }
   bool like_full() const { return head() == tail() && !Empty(buf[head()]); }
   bool push(const Data d, bool try_more = false)
   {
      bool r = false;
      size_type i = 0;
      do {
         auto pos = tail();
         if (tail_.compare_exchange_strong(pos, Next(pos))) {
            auto cur = buf[pos].load();
            r = Empty(cur) && buf[pos].compare_exchange_strong(cur, Enc(d));
         }
      } while (try_more && !r && ++i < capacity);
      return r;
   }
   bool pop(Data &d, bool try_more = false)
   {
      bool r = false;
      Data cur;
      size_type i = 0;
      do {
         auto pos = head();
         if (head_.compare_exchange_strong(pos, Next(pos))) {
            cur = buf[pos].load();
            r = !Empty(cur) && buf[pos].compare_exchange_strong(cur, 0);
         }
      } while (try_more && !r && ++i < capacity);
      if (r) { d = Dec(cur); }
      return r;
   }

private:
   static_assert(std::is_integral<Data>::value, "Data must be integral type!");
   static_assert(std::is_signed<Data>::value, "Data must be signed type!");
   static_assert(PowerSize < 10, "RobustQ63 max size is 2^10!");

   static inline bool Empty(const Data d) { return (d & 1) == 0; } // lowest bit 1 means data ok.
   static inline Data Enc(const Data d) { return (d << 1) | 1; }   // lowest bit 1 means data ok.
   static inline Data Dec(const Data d) { return d >> 1; }         // lowest bit 1 means data ok.
   static size_type Next(const size_type index) { return (index + 1) & mask; }

   std::atomic<size_type> head_;
   std::atomic<size_type> tail_;
   AData buf[capacity];
};

} // namespace robust
#endif // end of include guard: ROBUST_Q31RCWYU