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内核源码kfifo分析

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reeper|  楼主 | 2009-4-9 14:51 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
/**
* kfifo_init - allocates a new FIFO using a preallocated buffer
* @buffer: the preallocated buffer to be used.
* @size: the size of the internal buffer, this have to be a power of 2.
* @gfp_mask: get_free_pages mask, passed to kmalloc()
* @lock: the lock to be used to protect the fifo buffer
*
* Do NOT pass the kfifo to kfifo_free() after use! Simply free the
* &struct kfifo with kfree().
*/
struct kfifo *kfifo_init(unsigned char *buffer, unsigned int size,
             gfp_t gfp_mask, spinlock_t *lock)
{
    struct kfifo *fifo;

    /* size must be a power of 2 */
    BUG_ON(size & (size - 1)); //大小必须为2的k次方(k>0)的目的在于put/get中从虚拟索引计算真实索引,size & (size - 1)是常用判断技巧


    fifo = kmalloc(sizeof(struct kfifo), gfp_mask); //分配kfifo数据结构

    if (!fifo)
        return ERR_PTR(-ENOMEM);

    fifo->buffer = buffer;
    fifo->size = size;
    fifo->in = fifo->out = 0; //当fifo->in == fifo->out 时,表示空队列

    fifo->lock = lock;

    return fifo;
}


/**
* kfifo_alloc - allocates a new FIFO and its internal buffer
* @size: the size of the internal buffer to be allocated.
* @gfp_mask: get_free_pages mask, passed to kmalloc()
* @lock: the lock to be used to protect the fifo buffer
*
* The size will be rounded-up to a power of 2.
*/
//通过调用kfifo_alloc分配队列空间,该函数会调用kfifo_init初始化kfifo结构体,并调整size的大小以适应运算

struct kfifo *kfifo_alloc(unsigned int size, gfp_t gfp_mask, spinlock_t *lock)
{
    unsigned char *buffer;
    struct kfifo *ret;

    /*
     * round up to the next power of 2, since our 'let the indices
     * wrap' tachnique works only in this case.
     */
    if (size & (size - 1)) { //如果size不是2的k次方,代码将size调整最近的2^k次方附近

        BUG_ON(size > 0x80000000);
        size = roundup_pow_of_two(size);
    }

    buffer = kmalloc(size, gfp_mask);
    if (!buffer)
        return ERR_PTR(-ENOMEM);

    ret = kfifo_init(buffer, size, gfp_mask, lock);

    if (IS_ERR(ret))
        kfree(buffer);

    return ret;
}

/**
* __kfifo_put - puts some data into the FIFO, no locking version
* @fifo: the fifo to be used.
* @buffer: the data to be added.
* @len: the length of the data to be added.
*
* This function copies at most @len bytes from the @buffer into
* the FIFO depending on the free space, and returns the number of
* bytes copied.
*
* Note that with only one concurrent reader and one concurrent
* writer, you don't need extra locking to use these functions.
*/
unsigned int __kfifo_put(struct kfifo *fifo,
             unsigned char *buffer, unsigned int len)
{
    unsigned int l;

    //fifo->size - fifo->in + fifo->out,这段代码计算空闲的空间

    //in是写索引,out是读索引,而且put与get操作都是分别增加in与out的值来重新计算虚拟索引

    //注意,out 始终不会大于 in,(in - out)是有效数据空间大小,size是总空间的大小

    //那么空闲的空间大小就是 size - (int - out)

    //如果请求的len大于空闲空间,就使len = size - (int - out)

    len = min(len, fifo->size - fifo->in + fifo->out); 

    /*
     * Ensure that we sample the fifo->out index -before- we
     * start putting bytes into the kfifo.
     */

    smp_mb();

    /* first put the data starting from fifo->in to buffer end */
    //(fifo->in & (fifo->size - 1))这段代码计算真实的写索引偏移,笔者假设为real_in

    //这是因为in在每次调用put之后都会增加一个len的长度

    //由于fifo->size必定是2的k次方,而(fifo->size - 1)就是类似0x00FFFFF的值

    //(fifo->in & (fifo->size - 1))的操作从数学角度将就是对长度fifo->size的取模运算

    //这里能用AND运算代替取模运算得益于前面申请的空间大小为2^k次方

    //l = min(空闲空间大小,从real_in开始到缓冲区结尾的空间)

    l = min(len, fifo->size - (fifo->in & (fifo->size - 1)));

    //先从buffer中拷贝l字节到缓冲区剩余空间,l<=len,也<=从real_in开始到缓冲区结尾的空间

    //所以这个copy可能没拷贝完,但是不会造成缓冲区越界

    memcpy(fifo->buffer + (fifo->in & (fifo->size - 1)), buffer, l);

    /* then put the rest (if any) at the beginning of the buffer */
    //当len > l时,拷贝buffer中剩余的内容,其实地址当然为buffer + l,而剩余的大小为len - l

    //当len == l时,下面的memcpy啥都不干,绝对精妙的算法

    memcpy(fifo->buffer, buffer + l, len - l);

    /*
     * Ensure that we add the bytes to the kfifo -before-
     * we update the fifo->in index.
     */

    smp_wmb();

    //更新in(写者)的逻辑索引

    fifo->in += len;

    return len;
}

/**
* __kfifo_get - gets some data from the FIFO, no locking version
* @fifo: the fifo to be used.
* @buffer: where the data must be copied.
* @len: the size of the destination buffer.
*
* This function copies at most @len bytes from the FIFO into the
* @buffer and returns the number of copied bytes.
*
* Note that with only one concurrent reader and one concurrent
* writer, you don't need extra locking to use these functions.
*/
unsigned int __kfifo_get(struct kfifo *fifo,
             unsigned char *buffer, unsigned int len)
{
    unsigned int l;
    //读取的大小不能超过有效空间长度

    //经过min运算后len <= 请求的空间len, len <= size

    len = min(len, fifo->in - fifo->out);

    /*
     * Ensure that we sample the fifo->in index -before- we
     * start removing bytes from the kfifo.
     */

    smp_rmb();

    /* first get the data from fifo->out until the end of the buffer */
    //同理,fifo->out & (fifo->size - 1)等于out(读者)的虚拟索引计算出来真实索引real_out

    //fifo->size - real_out就等于该索引到缓冲区尾部的空间大小

    //经过min运算后,l<=len,l<=real_out至缓冲区尾部的空间大小

    l = min(len, fifo->size - (fifo->out & (fifo->size - 1)));

    //从real_out开始拷贝l字节内容到buffer中

    memcpy(buffer, fifo->buffer + (fifo->out & (fifo->size - 1)), l);

    /* then get the rest (if any) from the beginning of the buffer */
    //如果l<len,那么从fifo->buffer的首部开始继续拷贝剩下的内容

    //如果l == len,memcpy啥都不干

    memcpy(buffer + l, fifo->buffer, len - l);

    /*
     * Ensure that we remove the bytes from the kfifo -before-
     * we update the fifo->out index.
     */

    smp_mb();

    //更新out(读者)的虚拟索引

    fifo->out += len;

    return len;
}
 


      从上面几个重要的函数可以看出一些特性,就是put函数能放入的数据长度永远不会大于缓冲区的长度,而fifo->in - fifo->out永远小于等于size。
get函数得到的数据永远小于等于size(这个是必然的)。

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沙发
zcying| | 2009-4-9 14:58 | 只看该作者

kfifo是干什么的?有什么功能?

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