内核klist结构分析

一时失言乱红尘 2022-02-24 02:28 290阅读 0赞

进来学习块设备驱动时候偶然遇到在genhd\_device\_init中看到class\_register调用中有关klist链表有关的问题，经过今天一天业余时间研究终于发现klist的重要作用，下面介绍有关klist有关的数据结构，函数，以及klist申请有关的一些函数。

# 数据结构 #

klist主要有一个链表头结点以及若干个链表节点组成的，主要数据结构如下：

struct klist { 
            spinlock_t              k_lock;    //链表锁
            struct list_head        k_list;		//klist头结点
            void                    (*get)(struct klist_node *);   //klist结点n_kref加一操作
            void                    (*put)(struct klist_node *);	//klist链表节点减一操作
    }
    struct klist_node { 
            void                    *n_klist;       /* never access directly 在class_register中此指针指向klist头部*/
            struct list_head        n_node;      //klist链表节点
            struct kref             n_ref;			//klist链表节点的计数
    };

klist 是klist链表头结点，主要任务为：给链表加锁，负责klist\_node中的原子kref加一减一操作，还有一个struct list\_head结构负责管理链表头  
klist\_node主要有三个数据组成：list\_head链表节点，n\_kref节点的持有个数，n\_private私有化指针；

# klist链表相关函数 #

klist\_init / KLIST\_INIT第一个为初始化链表相关的函数，第二个为初始化链表节点相应的宏

void klist_init(struct klist *k, void (*get)(struct klist_node *),
                    void (*put)(struct klist_node *))
    { 
            INIT_LIST_HEAD(&k->k_list);
            spin_lock_init(&k->k_lock);
            k->get = get;
            k->put = put;
    }

主要完成klist->k\_list的初始化，并且完成klist->k\_lock的自旋锁初始化。最重要的是把klist相关的get/put私有化函数赋值。

klist\_add\* 为一系列函数操作，主要把klist\_node节点加入相应的klist链表相应的位置（增加链表操作之前会吧klist\_node节点初始化并且把knode->n\_klist赋予klist头节点,并且调用klist->get()函数初始化计数值）

void klist_add_tail(struct klist_node *n, struct klist *k)
    { 
            klist_node_init(k, n);   //初始化klist相应的节点，并且把n->k_list赋予klist
            add_tail(k, n);   //把klist_node加入到klist->list_head后面
    }
    static void klist_node_init(struct klist *k, struct klist_node *n)
    { 
            INIT_LIST_HEAD(&n->n_node);
            kref_init(&n->n_ref);
            knode_set_klist(n, k);
            if (k->get)
                    k->get(n);
    }
    
    static void add_tail(struct klist *k, struct klist_node *n)
    { 
            spin_lock(&k->k_lock);
            list_add_tail(&n->n_node, &k->k_list);
            spin_unlock(&k->k_lock);
    }

klist\_del是调用klist\_put使klist\_node->n\_kref计数减一  
klist\_remove这个函数有点复杂，包含了一个回收机制，实际上把klist\_del删除的链表节点重新删除了一下。下面一张着重讲解klist\_del和klist\_remove函数

# klist的回收机制 #

klist函数有一个主要的回收机制,引入了一个通用链表，此链表可以装下所有的klist\_node类型的节点（不管这个klist\_node节点关联的数据结构有哪些）。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
以上klist\_remove\_waters链表在klist释放过程中主要有两步：  
1.klist\_del调用，此函数调用时候只是把klist\_node->n\_kref计数减一，直到这个计数为0的时候才会把klist\_node转化成klist\_water并把klist\_water->woken调用赋值为1，并且把water\_list从klist\_remove\_waters链表里面删除。  
2.klist\_remove调用时候虽然也调用了klist\_del操作，更重要的是会把含有要删除的klist\_node的water\_list加入到klist\_remove\_waters里，但是会等待klist\_water->woken计数变为1  
也就是说klist\_remove加入了一个等待klist\_node删除的机制。

一下为klist节点的回收机制：  
以下假设被回收的klist\_node.n\_kref计数为3。

1.在klist_remove调用中会根t据klist_node生成一个water_list，然后把water_list假如到klist_removed_water全局链表中并且把klist_node->woken赋予0，然后等待water_list->woken变为1.
    并且把klist_water->process置为当前进程。
    2.另外一方面在调用kref_put过程中，最后一次调用kref_put才会调用klist_release,这个函数的作用是遍历klist_removed_water链表，找到与要删除的klist_node相同的节点。并把klist_water的woken置为1，唤醒klist_water->process等待进程.

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220224/947c46f7dbb24d279b0c943b5c8a90b6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220224/04acc5b11b3c4cf2a8095dab40009106.png