学习Linux优化技巧：掌握hlist使用方法 (linux hlist 使用)
Linux作为一个自由开源的操作系统，无论在服务器、嵌入式设备还是普通PC上都有着广泛的应用，但由于其内核庞大复杂，未经优化的系统往往会导致系统性能低下和资源占用高等问题。而hlist是Linux内核中优化链表的一项工具，能够有效地提高Linux内核的搜索效率，本文将对hlist使用方法进行介绍，帮助大家更好地进行Linux优化。
一、hlist的基本概念
hlist是Linux中的一种双向链表，它在数据结构处理上有许多优势，其中主要包括以下两个方面：
1.快速定位：相对于普通双向链表，hlist具有更快的定位能力，通过将节点的HASH地址存储在节点类别中，可以实现快速定位节点。这一利用HASH地址的优点是可以防止重复节点，极大地提高了搜索效率。
2.高效插入和删除：hlist是基于内核链表实现的高效插入和删除操作，内核链表的优点在于可以将特殊的event和time事件以双向链表的形式按照优先级进行排序，在同步读写时也具有良好的互操作性。
二、hlist的使用方法
在Linux内核中，hlist有多种使用方式，可以通过定义结构体使用hlist来维护节点，同时也可以通过一些函数实现链表的一些基础操作。
2.1 hlist结构体的定义
在Linux中，可以通过定义一个hlist_node类型的结构体作为节点，并通过以下方式将hlist_node类型维护起来。
“`
struct hlist_node {
struct hlist_node *next, **pprev;
};
“`
其中，next是指向下一个节点的指针，pprev是一个指向指针的指针，指向上一个节点的结构体的next指针。
而通过以下方式定义一个hlist_head类型的结构体作为链表头：
“`
struct hlist_head {
struct hlist_node *first;
};
“`
其中，first是一个指向节点的指针，它指向了哈希桶的之一个节点。因此可以通过这样的方式对链表进行便捷的遍历、添加和删除等操作。
2.2.hlist中的基本操作
2.2.1、节点的插入
下面是一个简单示例，说明如何使用hlist将一个节点插入到链表中：
“`
#include
“`c
struct node{
int key;
struct hlist_node node;
};
int mn()
{
struct node p = { 0 }, *pos;
struct hlist_head head = { 0 };
//初始化p节点
p.key = 1;
//将结构体中的节点添加到链表中
//hlist_add_head是hlist提供的一个添加头节点的函数
hlist_add_head(&p.node, &head);
//遍历链表,打印出元素的值
hlist_for_each_entry(pos, &head, node)
printf(“%d\n”, pos->key);
return 0;
}
“`
可以看到，在示例中，首先定义了一个node结构体，它包含了一个int类型的key变量和一个hlist_node结构体。然后通过hlist_add_head()函数将其添加到链表中。而每一个被hlist维护的结构体，都应该包含一个hlist_node类型的成员变量。
2.2.2、节点的删除
下面是一个简单示例，说明如何使用hlist将一个节点从链表中删除：
“`
#include
“`c
struct node{
int key;
struct hlist_node node;
};
int mn()
{
struct node p[3] = { 0 }, *pos;
struct hlist_head head = { 0 };
int i;
//初始化3个节点并添加到链表中
for(i=0;i
p[i].key = i + 1;
hlist_add_head(&p[i].node, &head);
}
//将第2个节点从链表中删除
hlist_del(&p[1].node);
//遍历链表,打印出元素的值
hlist_for_each_entry(pos, &head, node)
printf(“%d\n”, pos->key);
return 0;
}
“`
可以看到，在示例中，通过两次调用hlist_add_head()将3个节点添加到链表中，然后使用hlist_del()函数将第2个节点从链表中删除。
三、hlist的实例应用
本篇文章介绍了hlist的基本概念和使用方法，hlist的应用范围非常广泛，可以应用于很多优化场景，比如系统内核的优化和高效的事件处理，这里只介绍一个基于hlist实现的LINUX内核模块，希望能为读者提供一些参考。
3.1 内核模块的实现
以下为一个基于hlist实现的Linux内核模块示例
“`c
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE(“Dual BSD/GPL”);
/* 定义一个结构体
* 包括：一个字符数组和一个linux内核hlist的头结构体h
*/
struct id_t{
char name[20];
struct hlist_head h;
};
/* hash桶数量*/
#define HASH_NUM 5
/* 声明id数组 */
static struct id_t ids[HASH_NUM];
/* 初始化哈希列表 */
static void init_id_list(void)
{
int i;
struct id_t *ide;
/* 分配内存空间并初始化 */
for(i=0;i HASH_NUM;i++){
ide = &ids[i];
memset(ide,0,sizeof(struct id_t));
INIT_HLIST_HEAD(&ide->h); //初始化hlist头部
}
}
/* 删除id列表 */
static void delete_id_list(void)
{
int i;
struct id_t *ide, *tmp;
struct hlist_node *next;
/* 循环遍历哈希桶并删除 */
for(i=0;i HASH_NUM;i++){
ide = &ids[i];
hlist_for_each_entry_safe(ide, next, &ide->h, h){
hlist_del(&ide->h);
kfree(ide);
}
}
}
/* 向哈希列表中添加一个节点 */
static void add_id_list(struct id_t *p)
{
struct hlist_head *head; /*哈希桶*/
head = &(ids[p->name[0] % HASH_NUM].h); //使用名字的之一个字母进行哈希值的匹配
hlist_add_head(&p->h, head); //添加节点到hlist
}
/* 在哈希列表中查找指定的节点 */
static struct id_t *search_id_list(const char *name)
{
struct id_t *p = NULL;
struct hlist_head *head; /*哈希桶*/
struct hlist_node *npos; /*链表节点*/
head = &(ids[name[0] % HASH_NUM].h); //通过哈希值匹配到哈希桶中的位置
hlist_for_each(npos,head){ //遍历hlist列表
p = hlist_entry(npos, struct id_t, h); //将链表节点nm转化为数据data
if (!strcmp(p->name,name)) /*比较字符串是否相等*/
return p;
}
return NULL;
}
/* Linux内核框架中的初始化函数*/
static int __init set_obj_init(void)
{
struct id_t *p;
init_id_list();
p = kmalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
if (!p)
return -ENOMEM;
memset(p, 0, sizeof(*p));
strncpy(p->name,”hello”,20); //设置名字
printk(KERN_INFO “set_obj_init : add one item!\n”); //告诉内核初始化完成
add_id_list(p); //添加节点
return 0;
}
/*删除内核框架,释放申请的内存空间 */
static void __exit set_obj_exit(void)
{
printk(KERN_INFO “set_obj_exit : goodby!\n”); //告诉内核模块被卸载
delete_id_list(); //删除节点
}
module_init(set_obj_init);
module_exit(set_obj_exit);
“`
在本示例中，我们创建了具有两个成员变量的结构体：一个字符数组和一个hlist头结构。我们在init_id_list()初始化函数中分配空间并初始化hlist_head h，接下来我们使用add_id_list()函数将节点添加到哈希表中，使用search_id_list()函数来查找已添加的节点。在set_obj_init()函数中设置节点名称，并在set_obj_exit()中删除节点释放所有空间。
四、
本文着重介绍了Linux内核中的hlist，它是linux中非常重要的一种数据结构，与其他链表相比，它具有快速的定位能力和高效的操作，能够有效地提高系统性能。在实际应用中，我们可以利用hlist实现各种链表优化工具，如事件处理、内核调度和内存管理等，同时也希望本次介绍的内核层次的Linux模块示例能为读者提供一定的参考。
