[Linux系统] linux内核V2.6.11学习笔记
linux内核V2.6.11学习笔记(1)--pid位图。开始系统的学习linux 内核了,手头的参考书是<<深入理解linux内核>>第三版,里面是基于2.6.11版来讲解的,所以我这里的笔记也是基于这个版本.我的目的是将该书中我觉得讲的不太详细或者可以展开讨论理解的地方写出来供别人参考.计划三个月内精读完该书,争取每周更新约三次笔记.
其它的参考资料还有:
<<深入理解计算机系统>>
<<linux内核情景分析>>上册
<<Linux内核设计与实现>>
<<Linux内核完全剖析>>
<<UNIX操作系统设计>>
这几本书都是看到相关部分时拿出来的参考资料,阅读还是以<<深入理解linux内核>>为主展开.
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熟悉unix的人都知道,进程号也就是pid实际上是整型的数据,每次创建一个新的进程就返回一个id号,这个id号一直递增,直到最大的时候开始"回绕",也就是从0开始寻找当前最小的可用的pid.
linux内核中,采用位图来实现pid的分配与释放.简单的说,就是分配一个与系统最大pid数目相同大小的位图,每次分配了一个pid,就将位图中的相应位置置1;释放则置0;回绕的时候则从0开始继续前面的查找,如果遍历了整个位图都找不到,那么返回-1.
我将内核中相关部分的代码提取出来写了一个简单的demo:
#include <stdio.h>
/* max pid, equal to 2^15=32768 */
#define PID_MAX_DEFAULT 0x8000
/* page size = 2^12 = 4K */
#define PAGE_SHIFT 12
#define PAGE_SIZE (1UL << PAGE_SHIFT)
#define BITS_PER_BYTE 8
#define BITS_PER_PAGE (PAGE_SIZE * BITS_PER_BYTE)
#define BITS_PER_PAGE_MASK (BITS_PER_PAGE - 1)
typedef struct pidmap
{
unsigned int nr_free;
char page;
} pidmap_t;
static pidmap_t pidmap = { PID_MAX_DEFAULT, {'0'} };
static int last_pid = -1;
static int test_and_set_bit(int offset, void *addr)
{
unsigned long mask = 1UL << (offset & (sizeof(unsigned long) * BITS_PER_BYTE - 1));
unsigned long *p = ((unsigned long*)addr) + (offset >> (sizeof(unsigned long) + 1));
unsigned long old = *p;
*p = old | mask;
return (old & mask) != 0;
}
static void clear_bit(int offset, void *addr)
{
unsigned long mask = 1UL << (offset & (sizeof(unsigned long) * BITS_PER_BYTE - 1));
unsigned long *p = ((unsigned long*)addr) + (offset >> (sizeof(unsigned long) + 1));
unsigned long old = *p;
*p = old & ~mask;
}
static int find_next_zero_bit(void *addr, int size, int offset)
{
unsigned long *p;
unsigned long mask;
while (offset < size)
{
p = ((unsigned long*)addr) + (offset >> (sizeof(unsigned long) + 1));
mask = 1UL << (offset & (sizeof(unsigned long) * BITS_PER_BYTE - 1));
if ((~(*p) & mask))
{
break;
}
++offset;
}
return offset;
}
static int alloc_pidmap()
{
int pid = last_pid + 1;
int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
if (!pidmap.nr_free)
{
return -1;
}
offset = find_next_zero_bit(&pidmap.page, BITS_PER_PAGE, offset);
if (BITS_PER_PAGE != offset && !test_and_set_bit(offset, &pidmap.page))
{
--pidmap.nr_free;
last_pid = offset;
return offset;
}
return -1;
}
static void free_pidmap(int pid)
{
int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
pidmap.nr_free++;
clear_bit(offset, &pidmap.page);
}
int main()
{
int i;
for (i = 0; i < PID_MAX_DEFAULT + 100; ++i)
{
printf("pid = %dn", alloc_pidmap());
if (!(i % 100))
{
// 到整百时释放一次pid,看回绕的时候是不是都是使用整百的pid
free_pidmap(i);
}
}
return 0;
} 很经典的文章
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