Linux内核队列——kfifo

kfifo概述

Linux内核里有许多优美的数据结构，队列kfifo就是其中之一。kfifo是内核里面的一个First In First Out数据结构，它采用环形循环队列的数据结构来实现；它提供一个无边界的字节流服务，最重要的一点是，它使用并行无锁编程技术，即当它用于只有一个入队线程和一个出队线程的场情时，两个线程可以并发操作，而不需要任何加锁行为，就可以保证kfifo的线程安全。

结构体kfifo的定义

在Linux2.6版本及之前的内核版本中，kfifo的定义如下：

struct kfifo {   
    unsigned char *buffer;    /* the buffer holding the data */   
    unsigned int size;    /* the size of the allocated buffer */   
    unsigned int in;    /* data is added at offset (in % size) */   
    unsigned int out;    /* data is extracted from off. (out % size) */   
    spinlock_t *lock;    /* protects concurrent modifications */   
}; 

但在现在新的内核版本中已经找不到这个定义了，而且kfifo的定义还有点隐藏性，以下是linux-3.19.2里kfifo.h文件里kfifo的定义：

#define __STRUCT_KFIFO_COMMON(datatype, recsize, ptrtype) \
	union { \
		struct __kfifo	kfifo; \
		datatype	*type; \
		const datatype	*const_type; \
		char		(*rectype)[recsize]; \
		ptrtype		*ptr; \
		ptrtype const	*ptr_const; \
	}

#define __STRUCT_KFIFO_PTR(type, recsize, ptrtype) \
{ \
	__STRUCT_KFIFO_COMMON(type, recsize, ptrtype); \
	type		buf[0]; \
}

/*
 * define compatibility "struct kfifo" for dynamic allocated fifos
 */
struct kfifo __STRUCT_KFIFO_PTR(unsigned char, 0, void);

经过几个宏定义转换后，可以得到kfifo的定义如下：

struct kfifo {
	union{
		struct __kfifo kfifo;
		unsigned char *type;
		const unsigned char	*const_type;
		char (*rectype)[0];
		void *ptr;
		void const *ptr_const;
	}
	unsigned char buf[0];
};

其中结构体__kfifo的定义如下：

struct __kfifo {
	unsigned int	in;
	unsigned int	out;
	unsigned int	mask;
	unsigned int	esize;
	void		*data;
};

kfifo相关操作

原文地址1：https://blog.youkuaiyun.com/linyt/article/details/53355355
原文地址2：http://blog.youkuaiyun.com/zmrlinux/article/details/48601877