如何避免用waveformRecord复制数组

这里描述如何使用数组字段内存管理特定。这使得数组数据能够被移入和移出waveform，aai和aao类型的值字段(BPTR)。

使用这种特定包括用另一个(用户分配的)字段替代存储在BPTR字段的指针。基本规则是：

1、BPTR以及它当前指向的内存，只能在这个记录被锁定时才能被访问。

2、NELM不可以被更改。

3、BPTR必须总是指向一段足够大的内存，来装下最大的元素数目(由NELM字段确定)。

规则1意味着从一个设备支持函数或者手动调用dbScanLock()后读，写或者解引用BPTR字段才安全。规则3意味着BPTR不能被设置NULL，并且在替代BPTR时，替换必须为最差情况分配足够大空间。一个外部客户端能够在几乎任何时间写入一个最大NELM个元素的数组。

以下示例演示了为waveform缓存使用了自定义分配。

以下是一个waveform记录设备支持的源代码devwf.c：

#include  "errlog.h"
#include "initHooks.h"
#include "ellLib.h"
#include "devSup.h"
#include "dbDefs.h"
#include "dbAccess.h"
#include "cantProceed.h"
#include "epicsTypes.h"
#include "epicsMutex.h"
#include "epicsEvent.h"
#include "epicsThread.h"
#include "menuFtype.h"
#include "dbScan.h"
#include "alarm.h"
#include "recGbl.h"
#include "waveformRecord.h"
#include "epicsExport.h"static ELLLIST allPvt = ELLLIST_INIT;struct devicePvt {ELLNODE node;/* 同步访问这个结构体 */epicsMutexId lock;/* 当需要另一个更新时，唤醒这个worker */epicsEventId wakeup;/* 当另一个更新可用时，通知scanner线程。 */IOSCANPVT scan;/* 下次更新 */void *nextBuffer;epicsUInt32 maxbytes, numbytes;
};static long init(int phase);
static long init_record(dbCommon *pcommon);
static long get_iointr_info(int dir, dbCommon *prec, IOSCANPVT *scan);
static long read_wf(waveformRecord *prec);
static void worker(void*);
static void startWorkers(initHookState);wfdset devWfZeroCopy = {{5, NULL, init, init_record, get_iointr_info},read_wf
};epicsExportAddress(dset, devWfZeroCopy);static long init(int phase)
{if(phase!=0){return 0;}initHookRegister(&startWorkers);return 0;
}static long init_record(dbCommon *pcommon)
{struct devicePvt *priv;waveformRecord * prec = (waveformRecord *)pcommon;if(prec->ftvl!=menuFtypeSHORT) {errlogPrintf("%s.FTVL must be set to SHORT for this example\n", prec->name);return 0;}/* 清理由记录支持分配的数组。
*  由于我们使用lcalloc()/free()，不必要，
*  但用其它方法分配时，不需要。
*/free(prec->bptr);prec->bptr = callocMustSucceed(prec->nelm, dbValueSize(prec->ftvl), "first buf");// struct devicePvtpriv = callocMustSucceed(1, sizeof(*priv), "init_record devWfZeroCopy");priv->lock = epicsMutexMustCreate();priv->wakeup = epicsEventMustCreate(epicsEventFull);scanIoInit(&priv->scan);priv->maxbytes = prec->nelm*dbValueSize(prec->ftvl);ellAdd(&allPvt, &priv->node);prec->dpvt = priv;return 0;
}static void startWorkers(initHookState state)
{ELLNODE *cur;/*  直到调用scanIoRequest安全，才启动worker线程  */if(state!=initHookAfterInterruptAccept){return;}for(cur=ellFirst(&allPvt); cur; cur=ellNext(cur)){struct devicePvt *priv = CONTAINER(cur, struct devicePvt, node);epicsThreadMustCreate("wfworker",epicsThreadPriorityHigh,epicsThreadGetStackSize(epicsThreadStackSmall),&worker, priv);}
}static void worker(void* raw)
{struct devicePvt *priv=raw;void *buf = NULL;epicsUInt32 nbytes = priv->maxbytes;while(1) {epicsThreadSleep(1.0);if(!buf) {/* 为之后(本地)使用分配并且初始化一个新缓存 */size_t i;epicsInt16 *ibuf;buf = callocMustSucceed(1, nbytes, "buffer");ibuf = (epicsInt16*)buf;for(i=0; i<nbytes/2; i++)// 字节数除以2，就是元素数目{ibuf[i] = rand();}}/*  当扫描是'I/O Intr'时，等待事件信号，*   而当记录是周期扫描时，等待超时*/// 等待事件priv-wakeup 1.0秒，如果返回事件出错，挂起正在运行的线程if(epicsEventWaitWithTimeout(priv->wakeup, 1.0)==epicsEventError) {cantProceed("worker encountered an error waiting for wakeup\n");}// 获取互斥锁priv->lockepicsMutexMustLock(priv->lock);if(!priv->nextBuffer) {/* 使得本地缓存对read_wf函数可用 */priv->nextBuffer = buf;buf = NULL;priv->numbytes = priv->maxbytes;scanIoRequest(priv->scan);}epicsMutexUnlock(priv->lock);}
}static long get_iointr_info(int dir, dbCommon *prec, IOSCANPVT *scan)
{struct devicePvt *priv=prec->dpvt;if(!priv){return 0;}*scan = priv->scan;
/* 当这个线程被放入I/O扫描列表时，唤醒这个worker*/if(dir==0){// 发出事件信号epicsEventSignal(priv->wakeup);}return 0;
}static long read_wf(waveformRecord *prec)
{struct devicePvt *priv=prec->dpvt;if(!priv){return 0;}epicsMutexMustLock(priv->lock);if(priv->nextBuffer) {/* 更新可用，所以占用它 */if(prec->bptr){// 指向数据区的指针有效，释放此数据区free(prec->bptr);prec->bptr = priv->nextBuffer; /* 切换指针指向，没有复制内存 */priv->nextBuffer = NULL;prec->nord = priv->numbytes / dbValueSize(prec->ftvl);// 计算实际元素数目epicsEventSignal(priv->wakeup);// 工作线程又可以运行}epicsMutexUnlock(priv->lock);assert(prec->bptr);}return 0;
}/*typedef long (*DEVSUPFUN)(void *);typedef struct dset {    //设备支持入口表long        number;      //支持例程数目DEVSUPFUN   report;      // 打印报告DEVSUPFUN   init;        // init支持层DEVSUPFUN   init_record; // 特定记录的init设备DEVSUPFUN   get_ioint_info; // 获取io中断信息//以下时取决于记录的其它函数
} dset;
*/

编写以上源文件的devwfsup.dbd文件：

device(waveform,CONSTANT,devWfZeroCopy,"Zero Copy Demo")

在Makefile文件中添加以上两个文件：

wfDevSup_DBD += devwfsup.dbd
wfDevSup_SRCS += devwf.c

添加一个只含一个waveform记录的db文件：

record(waveform, "$(TEST):wf") {field(DTYP, "Zero Copy Demo")field(FTVL, "SHORT")field(NELM, "6")field(SCAN, "I/O Intr")
}

更改启动文件st.cmd：

dbLoadRecords("db/wf.db","TEST=TEST")

启动这个IOC程序，并且查看加载的记录实例：

epics> dbl
TEST:wf

用cainfo和camonitor通道访问进行测试：

root@orangepi4-lts:/usr/local/EPICS/base/modules/database/src/std/dev# cainfo  TEST:wf
TEST:wfState:            connectedHost:             192.168.50.184:5064Access:           read, writeNative data type: DBF_SHORTRequest type:     DBR_SHORTElement count:    6
root@orangepi4-lts:/usr/local/EPICS/base/modules/database/src/std/dev# camonitor TEST:wf
TEST:wf 2023-08-11 04:38:32.964899 6 11358 -32429 28512 -25174 -11566 -30030
TEST:wf 2023-08-11 04:38:33.965274 6 27856 32389 -2566 -12204 2520 14133
TEST:wf 2023-08-11 04:38:34.965634 6 -19224 -17196 29030 19074 -11420 -20584
TEST:wf 2023-08-11 04:38:35.966003 6 -17959 -21592 -25977 -20875 -3483 10352
TEST:wf 2023-08-11 04:38:36.966368 6 29274 10378 -18625 -19358 -18816 4905
TEST:wf 2023-08-11 04:38:37.966640 6 28740 -7458 -27524 -8283 -32631 26446

TEST:wf记录中数组值每秒钟随机变化一次。