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协程通道 (cochannel)

基于环形缓冲区的协程间通信通道，提供无锁的数据传输机制，配合协程调度器实现生产者-消费者模式。

数据结构​

struct cochannel_t {
    unsigned char * buffer;  /* 环形缓冲区 */
    unsigned int size;       /* 缓冲区大小（2 的幂次方） */
    unsigned int in;         /* 写入位置 */
    unsigned int out;        /* 读取位置 */
};

工作原理​

环形缓冲区​

通道内部使用环形缓冲区（与 Linux kernel kfifo 设计一致）：

  • 大小对齐：分配时自动向上取整为 2 的幂次方，最小 16 字节
  • 判空条件：in - out <= 0 时为空
  • 判满条件：in - out >= size 时为满
  • 索引掩码：通过 in & (size - 1) 和 out & (size - 1) 实现环形回绕，无需取模运算

阻塞式收发​

cochannel_send() 和 cochannel_recv() 为阻塞式接口：

  • 发送（cochannel_send）：循环写入数据，当缓冲区满时调用 coroutine_yield() 让出执行权，等待消费者读取后再继续
  • 接收（cochannel_recv）：循环读取数据，当缓冲区空时调用 coroutine_yield() 让出执行权，等待生产者写入后再继续

由于协程为单线程协作式调度，环形缓冲区的读写无需加锁，仅通过 yield 实现同步。

API​

函数说明
cochannel_alloc(size)分配通道，size 自动向上取整为 2 的幂次方，最小 16 字节
cochannel_free(c)释放通道及其缓冲区
cochannel_send(sched, c, buf, len)阻塞式发送数据，缓冲区满时自动让出协程
cochannel_recv(sched, c, buf, len)阻塞式接收数据，缓冲区空时自动让出协程

用法示例​

生产者-消费者​

#include <kernel/core/coroutine.h>
#include <kernel/core/cochannel.h>

static void producer(struct scheduler_t * sched, void * data)
{
    struct cochannel_t * ch = (struct cochannel_t *)data;
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cochannel_send(sched, ch, (unsigned char *)&i, sizeof(i));
        coroutine_msleep(sched, 10);  /* 模拟生产耗时 */
    }
}

static void consumer(struct scheduler_t * sched, void * data)
{
    struct cochannel_t * ch = (struct cochannel_t *)data;
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        int value;
        cochannel_recv(sched, ch, (unsigned char *)&value, sizeof(value));
        LOG("consumed: %d\n", value);
    }
}

void demo(void)
{
    struct scheduler_t sched;
    scheduler_init(&sched);

    struct cochannel_t * ch = cochannel_alloc(64);

    coroutine_start(&sched, producer, ch, 4096);
    coroutine_start(&sched, consumer, ch, 4096);

    scheduler_loop(&sched);
    cochannel_free(ch);
}

流式数据传输​

static void sender(struct scheduler_t * sched, void * data)
{
    struct cochannel_t * ch = (struct cochannel_t *)data;
    char * text = "Hello, Coroutine!";
    cochannel_send(sched, ch, (unsigned char *)text, strlen(text));
}

static void receiver(struct scheduler_t * sched, void * data)
{
    struct cochannel_t * ch = (struct cochannel_t *)data;
    char buf[32] = {0};
    cochannel_recv(sched, ch, (unsigned char *)buf, 17);
    LOG("got: %s\n", buf);
}

说明​

  • 通道依赖协程系统，使用前需确保平台支持协程（xstar_feature_coroutine()）
  • 缓冲区大小自动取整为 2 的幂次方，例如传入 100 则实际分配 128 字节
  • cochannel_send/cochannel_recv 为阻塞式，不会忙等待，缓冲区不可操作时通过 yield 让出 CPU
  • 通道为单生产者-单消费者场景设计，多生产者或多消费者需额外同步
  • 通道使用完毕后需调用 cochannel_free() 释放资源