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本文详细介绍了Linux内核代码中常用的三种数据结构：链表（包括单向链表和双向链表）、红黑树及其在内存管理和进程调度中的应用，以及无锁环形缓冲区在实现生产者消费者模型中的作用。Linux内核实现了结构化的链表操作，并提供了红黑树插入、查找等接口，以及KFIFO无锁环形缓冲区的创建、入列、出列等功能。
Linux内核代码中广泛使用了数据结构和算法，其中最常用的两个是链表和红黑树。
链表
Linux内核代码大量使用了链表这种数据结构。链表是在解决数组不能动态扩展这个缺陷而产生的一种数据结构。链表所包含的元素可以动态创建并插入和删除。
链表的每个元素都是离散存放的，因此不需要占用连续的内存。链表通常由若干节点组成，每个节点的结构都是一样的，由有效数据区和指针区两部分组成。有效数据区用来存储有效数据信息，而指针区用来指向链表的前继节点或者后继节点。因此，链表就是利用指针将各个节点串联起来的一种存储结构。
（1）单向链表
单向链表的指针区只包含一个指向下一个节点的指针，因此会形成一个单一方向的链表，如下代码所示。
struct list {
int data; /*有效数据*/
struct list *next; /*指向下一个元素的指针*/
};
如图所示，单向链表具有单向移动性，也就是只能访问当前的节点的后继节点，而无法访问当前节点的前继节点，因此在实际项目中运用得比较少。
单向链表示意图
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