单生产者/单消费者无锁队列作为一种用于线程间通信的数据结构,在嵌入式操作系统、网关设计等领域得到了广泛的应用。现有的对于无锁队列的研究均限定了生产者每次只能往队列中写入一个完整的队列元素,消费者每次只能从队列中取出一个完整的队列元素,而实际应用中,生产者/消费者对于队列的操作大都要求队列元素是可变长的。在网络时延较大的弱网链路上,UDP协议没有复杂的拥塞控制机制使得它适合实时数据传输,但UDP是不可靠的传输协议,因此需要改进UDP协议使其能完成数据的可靠传输。针对无锁队列与UDP协议存在的缺点,本文所做的工作为:(1)本文在分析Lamport提出的无锁队列的基础上,提出了一种可变长无锁队列算法,该算法通过改进队列的结构体设计,使得生产者可以往队列中写入可变长的数据、消费者可以从队列中取出可变长的数据。本文将该算法应用于某通信信号分析显控系统中客户端线程间通信,结果表明可变长无锁队列提高了通信信号数据的处理速度,使系统能够处理高速传输的数据。(2)分析了传统RTT(Round Trip Time,RTT)估计算法对于RTT的估计不准确的问题,对RTT估计算法进行了改进。本文提出了自适应RTT估计算法,该算法采用动态平滑因子对RTT进行估计。实验结果表明,本文提出的自适应RTT估计算法相比传统算法对RTT的估计更为精确。(3)指出了在网络时延较大的网络中TCP Vegas的拥塞控制算法的缺点,并对其进行了改进。本文提出了基于可用带宽估计的拥塞控制算法,该算法改进了链路的带宽估计策略与拥塞窗口的动态调整策略。实验结果表明,在网络时延较大的弱网链路上,基于可用带宽估计的拥塞控制算法比经典TCP Vegas的拥塞控制算法在同等网络链路下的数据传输效率高。(4)参考改进后的RTT估计算法、改进后的拥塞控制算法,给出了可靠UDP的实现,并给出了应用实例——某通信信号分析显控系统的设计与实现。将可变长无锁队列用于某显控系统客户端线程间的通信,将可靠UDP协议作为某显控系统服务端与客户端数据传输的协议,与改进前的系统相比,系统处理信号数据的速度更快,信号显示更为流畅,信号的后期分析更为及时。