CN111814007B - 双向链表数据处理方法、装置、设备及机器可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种双向链表数据处理方法、装置、设备及机器可读存储介质，该方法包括：获取待访问数据节点的队列编号；获取关联于数据队列头节点的计数器的值；若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。本公开的技术方案，通过队列编号，访问数据节点时识别其是否为头节点后的第一个数据节点，从而仅在这种情况下锁定数据节点，大大减少需要锁定数据的频率和次数，降低系统资源的开销，提高运行效率。

Description

双向链表数据处理方法、装置、设备及机器可读存储介质

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其是涉及一种双向链表数据处理方法、装置、设备及机器可读存储介质。

背景技术

CPU(Central Processing Unit，中央处理器)作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。

双向链表也叫双链表，是软件数据存储的一种常见形式，链表中每个数据节点都有两个指针，分别指向直接前驱和直接后继，从双向链表中的任何一个节点开始都可以访问它的前驱和后继结点。路由器软件在处理数据报文时，为了快速读取硬件里的报文，为后续报文腾出硬件空间，通常会把从硬件读取到的报文添加到链表里临时储存报文，而不是在读取硬件的线程里直接处理报文。这种情况下就需要系统专门起一个线程去软件链表里读取报文进行处理。在多核系统里，就会出现运行在不同核上的线程读取硬件里的报文，同时往一个链表里写入数据，同时有一个线程专门处理这个链表里的数据。

由双向链表的访问机制可知，在上述的数据存取模型中，必须要在访问过程中对链表做保护，否则可能出现数据访问异常，甚至导致系统崩溃。在数据保护中最常用的就是锁(自旋锁、互斥锁等)，即在访问数据前，当前访问者必须要先获取锁，以保证在访问过程中没有其他访问者会来更改数据。但是缺点也是显而易见的，那就是锁使用上的冲突导致数据读写的效率非常低，一个线程在操作数据的时候，其他线程都要等着，大量的时间会浪费在内耗上，而大量的加锁操作也会消耗很多系统资源。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种双向链表数据处理方法、装置及电子设备、机器可读存储介质，以改善上述为防止数据访问冲突而大量锁定数据导致系统资源消耗过大效率过低的问题。

具体地技术方案如下：

本公开提供了一种双向链表数据处理方法，应用于数据存储设备，所述方法包括：获取待访问数据节点的队列编号；获取关联于数据队列头节点的计数器的值；若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。

作为一种技术方案，所述数据节点包括SN字段，所述队列编号存储于SN字段。

作为一种技术方案，所述数据队列头节点包括SN字段，所述计数器的值储于SN字段。

作为一种技术方案，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点，包括：若所述待访问数据节点的SN字段的值等于数据队列头节点的SN字段的值，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；数据节点的SN字段的值根据该数据节点生成时数据队列头节点的SN字段的值加1生成；数据节点生成后，数据队列头节点的SN字段的值执行加1更新。

本公开同时提供了一种双向链表数据处理装置，应用于数据存储设备，所述装置包括：获取模块，用于获取待访问数据节点的队列编号；计数模块，用于获取关联于数据队列头节点的计数器的值；处理模块，用于若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。

作为一种技术方案，所述数据节点包括SN字段，所述队列编号存储于SN字段。

作为一种技术方案，所述数据队列头节点包括SN字段，所述计数器的值储于SN字段。

作为一种技术方案，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点，包括：若所述待访问数据节点的SN字段的值等于数据队列头节点的SN字段的值，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；数据节点的SN字段的值根据该数据节点生成时数据队列头节点的SN字段的值加1生成；数据节点生成后，数据队列头节点的SN字段的值执行加1更新。

本公开同时提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，处理器执行所述机器可执行指令以实现前述的双向链表数据处理方法。

本公开同时提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现前述的双向链表数据处理方法。

本公开提供的上述技术方案至少带来了以下有益效果：

对于双向链表，写入数据的线程仅会在头节点后插入新增的数据节点，通过队列编号，访问数据节点时识别其是否为头节点后的第一个数据节点，从而仅在这种情况下锁定数据节点，大大减少需要锁定数据的频率和次数，降低系统资源的开销，提高运行效率。

附图说明

为了更加清楚地说明本公开实施方式或者现有技术中的技术方案，下面将对本公开实施方式或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本公开实施方式的这些附图获得其他的附图。

图1是本公开一种实施方式中的双向链表数据处理方法的流程图；

图2是本公开一种实施方式中的双向链表数据处理装置的结构图；

图3是本公开一种实施方式中的电子设备的硬件结构图。

具体实施方式

在本公开实施方式使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，而非限制本公开。本公开和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开实施方式可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在数据保护中最常用的就是锁(自旋锁、互斥锁等)，即在访问数据前，当前访问者必须要先获取锁，以保证在访问过程中没有其他访问者会来更改数据。但是缺点也是显而易见的，那就是锁使用上的冲突导致数据读写的效率非常低，一个线程在操作数据的时候，其他线程都要等着，大量的时间会浪费在内耗上，而大量的加锁操作也会消耗很多系统资源。

有鉴于此，本公开提供一种双向链表数据处理方法、装置及电子设备、机器可读存储介质，以改善上述为防止数据访问冲突而大量锁定数据导致系统资源消耗过大效率过低的问题。

具体地技术方案如后述。

本公开提供了一种双向链表数据处理方法，应用于数据存储设备，所述方法包括：获取待访问数据节点的队列编号；获取关联于数据队列头节点的计数器的值；若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。

具体地，如图1，包括以下步骤：

步骤S11，获取待访问数据节点的队列编号；

步骤S12，获取关联于数据队列头节点的计数器的值；

步骤S13，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点。

其中，所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。在本次访问该数据节点结束后，解锁该数据节点。

作为一种技术方案，所述数据节点包括SN字段，所述队列编号存储于SN字段。

作为一种技术方案，所述数据队列头节点包括SN字段，所述计数器的值储于SN字段。

在每个数据节点以及数据队列的头节点增加SN字段(Sequence Number，序列号)，由SN字段保存数据节点的队列编号或是保存于数据队列头节点的计数器的值，从而减少对于当前通用技术方案的修改。

作为一种技术方案，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点，包括：若所述待访问数据节点的SN字段的值等于数据队列头节点的SN字段的值，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；数据节点的SN字段的值根据该数据节点生成时数据队列头节点的SN字段的值加1生成；数据节点生成后，数据队列头节点的SN字段的值执行加1更新。

写入线程和读取线程之间的冲突是处理的一个难点，主要是因为它们操作的是同一个链表，如果不保护，两者在处理上肯定存在交叉处理一个节点的情况。写入线程每次都是把新增的数据节点插入在头结点和第一个数据节点之间。如果写入线程和读取线程之间存在冲突，则会在这个位置出现冲突。

故仅锁定并保护上述位置的数据节点，而并非保护整个链表，在不影响业务正常运行的同时可有效节约系统资源显然是浪费资源的。但是按照双向链表的经典实现，必须通过保护整个链表来达到安全访问数据的目的。

在一种实施方式中，在不改动系统提供的双向链表的基本操作接口的前提下，对双向链表的头节点和数据节点的自定义数据区做少量改动，在链表的读写访问时极大地减少了对锁资源的竞争。

在双向链表的头结点和数据节点中新增一个SN字段(Sequence Number，序列号)，头结点中的SN字段初始值设置为0，数据节点在写入链表前需要获取链表的锁，之后给数据节点中的SN字段赋值为头结点的SN字段的值加1，完成数据节点入队列后解锁，头结点中的SN也在原来基础上增加1。

在读取线程获取节点的时候，不管是从链表的任何位置摘除一个节点，都需要拿节点中的SN值和头结点中的SN值比较，如果相等则说明当前读取的数据节点是头节点后的第一个节点，因而需要加锁后再摘除，否则无需加锁，直接调用系统接口摘除。

在上述实施方式中只有读取线程在操作第一个节点的时候需要加锁，其他时候都不需要获取锁，因此写入线程在写入节点时获取锁资源的竞争大大减少。如果读取线程是从队尾遍历摘取节点直到读空链表，这个过程中只需要加锁锁定保护数据节点一次。也就是说开始读取时，链表里的数据节点越多，需要加锁获取数据节点的占用资源比例就越小，在网络设备如路由器数据报文处理链表里，数据节点可以达到数万，故因锁定保护数据带来的系统资源开销减少比例极大，大大节约了系统资源并提高效率。

同时本方案的实施方式，只需要在链表的用户自定义区域新增SN字段，即可在不破坏系统提供的链表操作接口的情况下完成高效的数据节点存取。

本公开同时提供了一种双向链表数据处理装置，如图2，应用于数据存储设备，所述装置包括：获取模块21，用于获取待访问数据节点的队列编号；计数模块22，用于获取关联于数据队列头节点的计数器的值；处理模块23，用于若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。

装置实施方式与方法实施方式相同或相似，在此不再赘述。

作为一种技术方案，所述数据节点包括SN字段，所述队列编号存储于SN字段。

作为一种技术方案，所述数据队列头节点包括SN字段，所述计数器的值储于SN字段。

作为一种技术方案，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点，包括：若所述待访问数据节点的SN字段的值等于数据队列头节点的SN字段的值，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；数据节点的SN字段的值根据该数据节点生成时数据队列头节点的SN字段的值加1生成；数据节点生成后，数据队列头节点的SN字段的值执行加1更新。

在一种实施方式中，本公开提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，处理器执行所述机器可执行指令以实现前述的双向链表数据处理方法，从硬件层面而言，硬件架构示意图可以参见图3所示。

在一种实施方式中，本公开提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现前述的双向链表数据处理方法。

这里，机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(RadomAccess Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。

上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本公开时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施方式可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或结合软件和硬件方面的实施方式的形式。而且，本公开实施方式可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施方式的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

而且，这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域技术人员应明白，本公开的实施方式可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本公开可以采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或者结合软件和硬件方面的实施方式的形式。而且，本公开可以采用在一个或者多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(可以包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本公开的实施方式而已，并不用于限制本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种双向链表数据处理方法，其特征在于，应用于数据存储设备，所述方法包括：

获取双向链表中待访问数据节点的队列编号；

获取关联于包括有该待访问数据节点的数据队列的头节点的计数器的值；

若队列编号与计数器的值满足说明待访问数据节点是头节点后的第一个节点的预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；

所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据节点包括SN字段，所述队列编号存储于SN字段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据队列头节点包括SN字段，所述计数器的值储于SN字段。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点，包括：

若所述待访问数据节点的SN字段的值等于数据队列头节点的SN字段的值，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；

数据节点的SN字段的值根据该数据节点生成时数据队列头节点的SN字段的值加1生成；

数据节点生成后，数据队列头节点的SN字段的值执行加1更新。

5.一种双向链表数据处理装置，其特征在于，应用于数据存储设备，所述装置包括：

获取模块，用于获取双向链表中待访问数据节点的队列编号；

计数模块，用于获取关联于包括有该待访问数据节点的数据队列的头节点的计数器的值；

处理模块，用于若队列编号与计数器的值满足说明待访问数据节点是头节点后的第一个节点的预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；

所述队列编号根据数据节点生成时的计数器的值生成，所述计数器在生成新的数据节点时更新。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据节点包括SN字段，所述队列编号存储于SN字段。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据队列头节点包括SN字段，所述计数器的值储于SN字段。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，若队列编号与计数器的值满足预设关系，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点，包括：

若所述待访问数据节点的SN字段的值等于数据队列头节点的SN字段的值，则在访问待访问数据节点时锁定该数据节点；

数据节点的SN字段的值根据该数据节点生成时数据队列头节点的SN字段的值加1生成；

数据节点生成后，数据队列头节点的SN字段的值执行加1更新。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令，以实现权利要求1-4任一所述的方法。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1-4任一所述的方法。

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