linux内核中ALIGN解析

Posted 2020-08-17 3me

1. 在linux内核中,经产会看到对齐ALIGN的调用,常见的如内存管理中page对齐，net_device中私有数据的获取等，本文是对ALIGN宏的一个简单分析。

1.1. 内核调用:在e100.c中，网卡irq处理函数 irqreturn_t e100_intr(int irq, void *dev_id) 调用netdev_priv(netdev)处理函数获取net_device的私有数据。

　　

2105 static irqreturn_t e100_intr(int irq, void *dev_id)
2106 {
2107 struct net_device *netdev = dev_id;
2108 struct nic *nic = netdev_priv(netdev);

 

netdev_priv函数和ALIGN宏定义分别如下：

 

991 static inline void *netdev_priv(const struct net_device *dev)
992 {
993 return (char *)dev + ALIGN(sizeof(struct net_device), NETDEV_ALIGN);
994 }

41 #define ALIGN(x,a) __ALIGN_MASK(x,(typeof(x))(a)-1)
42 #define __ALIGN_MASK(x,mask) (((x)+(mask))&~(mask))

1.2 用法解析：

　　　　先说ALIGN的用法，ALIGN(x,a) 是为了使x以a为边界对齐，实现原理是给x加上一个最小的数，使x以a为边界对齐。举个例子，a = 8, x=0, ALIGN(x,a) 运算结果为0； a = 8, x = 3， 运算结果为8； a = 8, x = 11, 运算结果为16。 

1.3原理分析：

　　　 为了便于分析，假设所用到的数字都是16bit，typeof是类型定义分析的时候可以忽略，假设为了使x以8位界对齐。

          a = 8, 则上面mask= 7,那么 __ALIGN_MASK(x,mask) (((x)+(mask))&~(mask)) 用二进制表示为：

  　　　　X　　　　　　　　　 xxxx xxxx

            MASK                 + 0000 0111

　　　　进一步，以上公式可以分为x低 三位全为0（加mask后无进位）和低三位不全为0（加mask后有进位）两种情况。

　　1.3.1. x低三位全为0（加mask无进位）

　　　　　即 x = xxxx x000,这种情况下，__ALIGN_MASK(x,mask)运算结果仍为x，而x本身就为8的倍数，因此x以8为界对齐。

      1.3.2 x低三位不全为0 （加mask有进位）

  　　　　x + mask 可理解为给x加7使得x向第四低位进位，同时低三位清零，运算后x = xxxx x000，同样为8的倍数，因此x以8为界对齐。