linux核心基礎層的學習（1）

linux核心基礎層的學習（1）

一：核心基礎層資料結構
1：雙向鏈表list
a）：鏈表的定義

struct list_head{ struct list_head *next,*pre; }

b）：container對象和list_entry

#define container_of(ptr,type,member){ \ const typeof(((type *)0->member) *_mptr = (ptr); \ (type*)((char*)_mptr-offset(type,member));})

#define list_entry(ptr,type,member) \ container_of(ptr,type,member)

對雙向鏈表的詳細介紹請參考我的部落格：

linux核心list.h的學習

2：hash鏈表
a）：定義

struct hlist_head{ struct hlist_head *first;}

b）:hash鏈表庫
與list相同

請參考下面文章的後面部分就是hash鏈表的內容：

linux核心list.h的學習

3：紅/黑樹狀結構

a）：實質上是自平衡二叉樹
b）：定義在rbtree.c檔案中（靜待部落格更新，對rbtree的介紹）
c）：應用情境
主要用在記憶體管理，IO調度演算法等實現了紅/黑樹狀結構

4：radix輸–基樹

a）：定義在/lib/radix_tree.c中
b）：radix樹是一種空間換時間的資料結構，通過空間的冗餘減少了時間上的消耗
（靜待部落格更新，對radix_tree的介紹）
c）：page cache的管理使用了radix tree

二：核心基礎層的同步機制
1：自旋鎖
a）：作用
（1）：如果資料未鎖，那麼就擷取鎖並運行，如果資料已鎖，那麼就一定旋轉（其實是反覆執行一條指令）
（2）：單一處理器環境（非搶佔式核心）下，自旋鎖其實不起作用
（3）：單一處理器，搶佔式核心環境下，自旋鎖起的作用就是禁止搶佔
b）：自旋鎖的調用
（1）：spin_lock
（2）：spin_unlock

2：核心訊號量

a）：定義在檔案semaphore.h檔案裡
b)：semaphore和mutex
（1）：sema_init：計數可以為多
（2）：init_mutex：計數為1的訊號量
c）：訊號量的操作
（1）：up：釋放訊號量
（2）：down：擷取訊號量，如果不能擷取，則進入睡眠狀態
（3）：down_trylock：擷取訊號量，如果不能擷取則立即返回，進程不進入睡眠狀態

注意：
自旋鎖和訊號量的區別
1：自旋鎖可以用在中斷處理函數和tasklet等不可睡眠的情境，而訊號量不行
2：可睡眠的情境既可以使用訊號量，也可以使用自旋鎖，自旋鎖通常用在輕量級情境

3：同步機制–原子變數
a）：原子變數提供了一種原子的資料結構，對這種資料結構的讀寫不可被細分和打斷
b）：原子變數提供的調用
（1）：atomic_add：加一個整數到原子變數
（2）：automic_sub：從原子變數減去一個整數
（3）：automic_set：設定原子變數的數值
（4）：automic_read：讀取原子變數的數值
4：同步機制–completion
a）：completion提供了一種等待完成的機制
b）：提供的調用
（1）：wait_for_completion：等待操作完成
（2）：complete：完成的訊號
5：其他核心同步機制
a）：CPU變數 DEFINE_PER_CPU
b）：RCU鎖
c）：順序鎖