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Linux核心用到的Radix Tree
1. 簡介
Linux核心的頁快取中，檔案每個資料區塊最多隻能對應一個Page Cache，它通過兩個資料結構來管理這些 Cache 項，一個是 radix tree，另一個是雙向鏈表。Radix tree 是一種搜尋樹，Linux 核心利用這個資料結構來通過檔案內位移快速定位 Cache 項， 是 radix tree對地址索引的一個，該 radix tree 的分叉為4(22)，樹高為4，用來快速定位8位檔案內位移。radix tree 中的每一個葉子節點指向檔案內相應位移所對應的Cache項。
將繼續形象化，Linux中radix tree可以描述為：
該圖顯示的分叉數為2^2 = 4。它的樹高height為3。每個節點都包含一個height域以標記以該子樹為根其下的最大二進位整數是多少，以最佳化搜尋速度。當然，需要一個類似下面的一個全域數組來進行的：
static unsigned long height_to_maxindex[RADIX_TREE_MAX_PATH+1];
2. 與基本radix tree的重要區別
(1) 對應的key值為2進位形式的整數，而非字串，整數比較遠快於字串比較。所有的分葉節點對應的是long整數值，也就是地址空間值
(2) 當後向連結（分叉）用2進位整數描述，則路徑邊將不會包含任何實際內容，只需要後向連結即可描述一條路徑，這就跟標準的Trie結構一樣了。中將2進位表示為十進位數值，就是“0，1，2，3”4個後向連結。 3. 實現關鍵：
(1) 後向連結的數目由不同系統而不同，比如lib/radix-tree.c中有下面的define：
#ifdef __KERNEL__
#define RADIX_TREE_MAP_SHIFT (CONFIG_BASE_SMALL ? 4 : 6)
#else
#define RADIX_TREE_MAP_SHIFT 3 /* For more stressful testing */
#endif
#define RADIX_TREE_MAP_SIZE (1UL << RADIX_TREE_MAP_SHIFT)
#define RADIX_TREE_MAP_MASK (RADIX_TREE_MAP_SIZE-1)
也就是說，核心應用中，如果CONFIG_BASE_SMALL被標記，則每個節點提供2^4=32個分叉，否則提供2^6=64個分叉。RADIX_TREE_MAP_MASK則表示取4或6位。顯然最大深度為：
#define RADIX_TREE_INDEX_BITS (8 /* CHAR_BIT */ * sizeof(unsigned long))
#define RADIX_TREE_MAX_PATH (DIV_ROUND_UP /
(RADIX_TREE_INDEX_BITS,RADIX_TREE_MAP_SHIFT))
(2) insert/delete因為需要維護每個節點的height域，所以不是單純按照基本radix tree的split和merge來做的，而是需要調整相關節點的height值，是通過分別調用radix_tree_extend和radix_tree_shrink來實現的。
其中radix_tree_extend只有在新插入的整數大於當前height下所能儲存的最大整數值時才需要調整，因為後者是該height下滿二叉樹所能儲存的最大值，而如果不超過最大值，則肯定會插在某一高度層次中而無需調整其它任何節點的height。
(3) 考慮並發：由於需要頁快取是全域的，各進程不停的訪問，必須要考慮其並發效能，單純的對一棵樹使用鎖導致的大量爭用是不能滿足速度需要的，Linux中是在遍曆樹的時候採用一種RCU技術，來實現同步並發。
RCU（Read-Copy Update），說實話，我完全沒去看，只知道是一種保證讀該radix tree的時候，可以不要管insert/delete操作，即不需使用鎖。從核心代碼來看，lookup操作的時候，讀一個節點的時候，採用類似於 node = rcu_dereference(*slot); 的調用。Insert/delete操作指標的時候，採用 rcu_assign_pointer(node->slots[offset], slot); 的調用。具體同步的事情都交給RCU去搞的。
