一:内核基础层数据结构
1:双向链表list
a):链表的定义

struct list_head{
 struct list_head *next,*pre;
 }

b):container对象和list_entry

#define container_of(ptr,type,member){  \
    const typeof(((type *)0->member) *_mptr = (ptr); \
    (type*)((char*)_mptr-offset(type,member));})
#define list_entry(ptr,type,member) \
    container_of(ptr,type,member)

对双向链表的详细介绍请参考我的博客:

linux内核list.h的学习

2:hash链表
a):定义

struct hlist_head{
    struct hlist_head *first;
}

b):hash链表库
与list相同

请参考下面文章的后面部分就是hash链表的内容:

linux内核list.h的学习

3:红黑树

a):实质上是自平衡二叉树
b):定义在rbtree.c文件中(静待博客更新,对rbtree的介绍)
c):应用场景
主要用在内存管理,IO调度算法等实现了红黑树

4:radix输–基树

a):定义在/lib/radix_tree.c中
b):radix树是一种空间换时间的数据结构,通过空间的冗余减少了时间上的消耗
(静待博客更新,对radix_tree的介绍)
c):page cache的管理使用了radix tree

二:内核基础层的同步机制
1:自旋锁
a):作用
(1):如果数据未锁,那么就获取锁并运行,如果数据已锁,那么就一定旋转(其实是反复执行一条指令)
(2):单处理器环境(非抢占式内核)下,自旋锁其实不起作用
(3):单处理器,抢占式内核环境下,自旋锁起的作用就是禁止抢占
b):自旋锁的调用
(1):spin_lock
(2):spin_unlock

2:内核信号量

a):定义在文件semaphore.h文件里
b):semaphore和mutex
(1):sema_init:计数可以为多
(2):init_mutex:计数为1的信号量
c):信号量的操作
(1):up:释放信号量
(2):down:获取信号量,如果不能获取,则进入睡眠状态
(3):down_trylock:获取信号量,如果不能获取则立即返回,进程不进入睡眠状态

注意:
自旋锁和信号量的区别
1:自旋锁可以用在中断处理函数和tasklet等不可睡眠的场景,而信号量不行
2:可睡眠的场景既可以使用信号量,也可以使用自旋锁,自旋锁通常用在轻量级场景

3:同步机制–原子变量
a):原子变量提供了一种原子的数据结构,对这种数据结构的读写不可被细分和打断
b):原子变量提供的调用
(1):atomic_add:加一个整数到原子变量
(2):automic_sub:从原子变量减去一个整数
(3):automic_set:设置原子变量的数值
(4):automic_read:读取原子变量的数值
4:同步机制–completion
a):completion提供了一种等待完成的机制
b):提供的调用
(1):wait_for_completion:等待操作完成
(2):complete:完成的信号
5:其他内核同步机制
a):CPU变量 DEFINE_PER_CPU
b):RCU锁
c):顺序锁