linux驱动开发要知道的那些知识------list内核链表

Posted 2020-08-21

内核链表

链表数据结构简介

链表是一种常用的组织有序数据的数据结构，它通过指针将一系列数据节点连接成一条数据链，是线性表的一种重要实现方式。相对于数组，链表具有更好的动态性，建立链表时无需预先知道数据总量，可以随机分配空间，可以高效地在链表中的任意位置实时插入或删除数据。链表的开销主要是访问的顺序性和组织链的空间损失。

通常链表数据结构至少应包含两个域：数据域和指针域，数据域用于存储数据，指针域用于建立与下一个节点的联系。按照指针域的组织以及各个节点之间的联系形式，链表又可以分为单链表、双链表、循环链表等多种类型，下面分别给出这几类常见链表类型的示意图：

1． 单链表

图1 单链表

单链表是最简单的一类链表，它的特点是仅有一个指针域指向后继节点（next），因此，对单链表的遍历只能从头至尾（通常是NULL空指针）顺序进行。

2． 双链表

通过设计前驱和后继两个指针域，双链表可以从两个方向遍历，这是它区别于单链表的地方。如果打乱前驱、后继的依赖关系，就可以构成"二叉树"；如果再让首节点的前驱指向链表尾节点、尾节点的后继指向首节点（如图2中虚线部分），就构成了循环链表；如果设计更多的指针域，就可以构成各种复杂的树状数据结构。

 

在<linux/list>

   struct list_head{

          struct list_head *next,prev;

}

list_head结构包含两个指向list_head结构的指针prev和next，由此可见，内核的链表具备双链表功能，实际上，通常它都组织成双循环链表。

和第一节介绍的双链表结构模型不同，这里的list_head没有数据域。在Linux内核链表中，不是在链表结构中包含数据，而是在数据结构中包含链表节点。

下图为数据结构中链表和内核链表区别：

 

基于topeet 4412开发板 代码示例：

***********************************************************

#include <linux/init.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/list.h>

#include <linux/slab.h>

#include <linux/fs.h>

 

 

MODULE_LICENSE("Dua BSD/GPL");

#define STRUD_NUM 5

struct list_head strud_list;

struct strudent{

unsigned char name[20];

    unsigned long int str_id;

    unsigned int      mark;

struct list_head list;

};

 

static struct strudent *strude=NULL;

static struct strudent *strude_tmp=NULL;

static struct list_head *pos=NULL;

 

static int __init strud_init(void)

{

    int i=0;

    printk(KERN_INFO "Test list use");

INIT_LIST_HEAD(&strud_list);

strude=kmalloc( sizeof(struct strudent)*STRUD_NUM,GFP_KERNEL);

if(strude==NULL){

printk(KERN_ERR"strude kmalloc is fail");

return -ENOMEM;

}

printk(KERN_INFO"strude kmalloc is success");

memset(strude,0,sizeof(struct strudent)*STRUD_NUM);

for(i=0;i<STRUD_NUM;i++)

{

      sprintf(strude[i].name,"strudent%d",i+1);

      

      strude[i].str_id=2013021001+i;

  strude[i].mark=70+i*2;

  list_add(&strude[i].list,&strud_list);

}

list_for_each(pos,&strud_list){

      strude_tmp=list_entry(pos,struct strudent,list);

  printk(KERN_INFO"strudent name %s\t strudent ID %d\t strudent maske %d\n" );

}

return 0;

}

static int __exit strud_exit(void)

{

     int i;

 printk(KERN_INFO"entry module exit...");

 for(i=0;i<STRUD_NUM;i++)

 {

      list_del(&(strude[i].list));

 }

 kfree(strude);

 return 0;

}

 

 

module_init(strud_init);

module_exit(strud_exit);

 

 

MODULE_AUTHOR("Songmao");

MODULE_DESCRIPTION("List tast");

***********************************************************

 

 

 

printk的打印级别

 

#define KERN_EMERG        "<0>" /* system is unusable */

#define KERN_ALERT         "<1>" /* action must be taken immediately */

#define KERN_CRIT            "<2>" /* critical conditions */

#define KERN_ERR             "<3>" /* error conditions */

#define KERN_WARNING   "<4>" /* warning conditions */

#define KERN_NOTICE       "<5>" /* normal but significant condition */

#define KERN_INFO            "<6>" /* informational */

#define KERN_DEBUG       "<7>" /* debug-level messages */

5、printk函数的使用

      printk(打印级别  “要打印的信息”)

       打印级别  既上面定义的几个宏

 

Sprintf()格式化输出

INIT_LIST_HEAD

list_add（struct list_head *new,struct list_head *head）添加链表数据

list_for_each(pos,head){...} 遍历链表其实看内核就是一个for循环的宏

list_entry(ptr,type,member)  取链表中的偏差值

list_del(struct list_head *old)删除list节点

 

 

 

 

 

 

kmalloc申请后需要memset清零下，因为kmalloc申请时并没有把它清零，如果以前申请这块地址的释放时没清零那这块地址就还有数据，不清零可能导致你数据错误。可以使用kzalloc，kzalloc实现了kmalloc以及memset的功能，一个函数起到了两个函数的作用

/* 以下为摘录************************************************************************

kmalloc() 与 kfree()  和get_free_page的区别

 

1,用于申请较小的、连续的物理内存：使用的是内存分配器slab一小片。申请的内存位于物理内存的映射区域。其正真的物理地址只相差一个固定的偏移。

 

   可以用这两个宏来简单转换 __pa(address)  ｛virt_to_phys()｝ 和  __va(address)｛phys_to_virt()｝

 

   get_free_page()申请的内存是一整页，一页的大小一般是128K。它们的区别只有这一点不同，其它的都相同。

 

   本质上讲，kmalloc()和get_free_page()最终调用实现都是相同的，只不过在调用最终函数时所传的flag不同而以。

 

2. void *kmalloc(size_t size, int flags) 分配的内存物理地址上连续,虚拟地址上也是连续

 

3. gfp_mask标志：

 

情形                                                  相应标志

进程上下文，可以睡眠                  GFP_KERNEL

进程上下文，不可以睡眠               GFP_ATOMIC

中断处理程序                            GFP_ATOMIC

软中断                                    GFP_ATOMIC

Tasklet                                  GFP_ATOMIC

用于DMA的内存，可以睡眠         GFP_DMA | GFP_KERNEL

用于DMA的内存，不可以睡眠     GFP_DMA | GFP_ATOMIC

 

4. void kfree(const void *ptr)

 

释放由kmalloc()分配出来的内存块

  ******************************************/

本文出自 “毛散人” 博客，请务必保留此出处http://songmao.blog.51cto.com/11700139/1876867