SQL Server 環形緩沖區（Ring Buffer） -- 介紹

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以下關于Ring Buffer的介紹轉載自：

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%92%B0%E5%BD%A2%E7%B7%A9%E8%A1%9D%E5%8D%80

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環形緩沖區（Ring Buffer），也稱作圓形緩沖區（Circular Buffer），也稱作圓形隊列（Circular Queue），循環緩沖區（Cyclic Buffer），是一種數據結構用于表示一個固定尺寸、頭尾相連的緩沖區，適合緩存數據流。

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圓形緩沖區的一個有用特性是：當一個數據元素被用掉后，其余數據元素不需要移動其存儲位置。相反，一個非圓形緩沖區（例如一個普通的隊列）在用掉一個數據元素后，其余數據元素需要向前搬移。換句話說，圓形緩沖區適合實現先進先出緩沖區，而非圓形緩沖區適合后進先出緩沖區。

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圓形緩沖區適合于事先明確了緩沖區的最大容量的情形。擴展一個圓形緩沖區的容量，需要搬移其中的數據。因此一個緩沖區如果需要經常調整其容量，用鏈表實現更為合適。

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寫操作覆蓋圓形緩沖區中未被處理的數據在某些情況下是允許的。特別是在多媒體處理時。例如，音頻的生產者可以覆蓋掉聲卡尚未來得及處理的音頻數據。

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以下關于Ring Buffer的譯文轉載自：

http://www.cnblogs.com/shanyou/archive/2013/02/04/2891300.html

原文地址為：

http://mechanitis.blogspot.com/2011/06/dissecting-disruptor-whats-so-special.html

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Ring Buffer 究竟是什么？

正如名字描述那樣 - 它是一個環 (圓形，首尾相接的)，你可以把它當作一個緩存 (buffer)，用來在一個線程上下文與另一個線程上下文之間傳遞數據。

（好吧，我是用 Paint 畫的。我嘗試畫草圖，希望強迫癥沒有摻和進來要求我畫出完美的圓和直線）。

所以基本上 Ring Buffer 就是擁有一個序號指向下一個可用元素的數組。

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如果你持續向 buffer 中寫入數據（應該也會從里面讀數據），這個序號會一直增長，直到繞過整個環。

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要找到數組中當前序號指向的元素，你可以用 mod 運算。

sequence mod array length = array index

因此對于上面的 Ring Buffer，這個算法就是（用 JAVA 的 mod 語法）：12 % 10 = 2。很簡單。

其實圖片里畫著 10 個元素完全是一個意外。2 的 N 次方個元素會更好，因為計算機是用二進制思考的。

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接下來呢?

如果你從 Wikipedia 查到 Circular Buffers?，你會看到它與我們的實現方式有一個重要的差別－沒有指向末尾的指針。我們只有下一個可用的序號。這是刻意的－選擇 Ring Buffer 的根本原因是需要支持可靠的消息通信。我們需要把服務發出的消息存儲起來，那么當另一個服務發來一個 NAK (拒絕應答信號)?? 說他們沒有收到消息的時候，我們可以重新發送給他們。

Ring Buffer 看起來很理想。它用序號來指出 buffer 的末尾在哪里，而且當它收到一個 NAK 信號的時候，可以重發從那一點到當前序號之間的所有消息：

我們所實現的 Ring Buffer 與傳統隊列的區別是：buffer 里的對象不會被銷毀－它們留在那兒直到下次被覆蓋寫入。這是與 Wikipedia 上的版本相比我們的實現不需要尾指針的原因。在我們的實現中，確定 Ring Buffer 是否重疊的工作，是由數據結構之外來完成的（這是生產者與消費者行為的一部分－如果你來不及等我寫博客說明它，可以自己檢出 Disruptor 代碼??）。

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Ring Buffer 這么棒是因為...?

我們使用 Ring Buffer 這種數據結構，是因為它給我們提供了可靠的消息傳遞特性。這個理由就足夠了，不過它還有一些其他的優點。

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首先，Ring Buffer 比鏈表要快，因為它是數組，而且有一個容易預測的訪問模式。這很不錯，對 CPU 高速緩存友好 （CPU-cache-friendly）－數據可以在硬件層面預加載到高速緩存，因此 CPU 不需要經常回到主內存 RAM 里去尋找 Ring Buffer 的下一條數據。

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第二點，Ring Buffer 是一個數組，你可以預先分配內存，并保持數組元素永遠有效。這意味著內存垃圾收集（GC）在這種情況下幾乎什么也不用做。此外，也不像鏈表那樣每增加一條數據都要創建對象－當這些數據從鏈表里刪除時，這些對象都要被清理掉。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的SQL Server 环形缓冲区（Ring Buffer） -- 介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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