内核数据结构用法（3）rbtree

rbtree

红黑树（RBTree）是 Linux 内核中用于高效管理有序数据集合的一种自平衡树结构。以下是红黑树的基本概念及其在内核中的使用方法：

1. 定义红黑树

在使用红黑树之前，需要定义一个红黑树结构：

#include <linux/rbtree.h>

struct rb_root my_tree = RB_ROOT;

2. 定义节点结构

红黑树的每个节点通常包含数据和红黑树节点的结构：

struct my_node {
    int key;
    struct rb_node node;
};

3. 插入节点

使用 rb_add 函数插入新节点：

rb_add(&mng->task_node, &g_task_rbtree, task_rbtree_less);

static bool task_rbtree_less(struct rb_node *task_node, const struct rb_node *inserted_node)
{
	const framework_task_mng *task_data = rb_entry(task_node, framework_task_mng, task_node);
	const framework_task_mng *inserted_task_data = rb_entry(inserted_node, framework_task_mng, task_node);
	return task_data->group_leader_pid < inserted_task_data->group_leader_pid;
}

4. 查找节点

使用 rb_find 函数查找节点：

node = rb_find((const void*)&group_leader_pid, &g_task_rbtree, task_rbtree_cmp);

static int32_t task_rbtree_cmp(const void *key, const struct rb_node *node)
{
	const pid_t group_leader_pid = *(const pid_t*)key;
	const framework_task_mng *task_data = rb_entry(node, framework_task_mng, task_node);
	return group_leader_pid - task_data->group_leader_pid;
}

5. 删除节点

使用 rb_erase 删除节点：

struct rb_node *node_to_delete = /* 通过查找获得的节点 */;
rb_erase(node_to_delete, &my_tree);
kfree(container_of(node_to_delete, struct my_node, node));

6. 遍历红黑树

可以使用 rb_first, rb_next 等函数进行遍历：

struct rb_node *node;
for (node = rb_first(&my_tree); node; node = rb_next(node)) {
    struct my_node *data = container_of(node, struct my_node, node);
    // 处理每个节点
}
// rb_first获取rbtree最左边的节点

若要遍历删除所有的节点，则使用：

for (node = rb_first(&my_tree); node != NULL; node = rb_first(node)) {
    rb_erase
}

rb_entry 是 Linux 内核中用于方便地获取红黑树节点数据的宏。它通过红黑树节点的指针，返回包含该节点的结构体指针。

rb_entry 的定义如下：

#define rb_entry(ptr, type, member) container_of(ptr, type, member)

• ptr: 指向红黑树节点的指针。
• type: 包含该节点的结构体类型。
• member: 该结构体中红黑树节点的成员名。

RB_ROOT 是 Linux 内核中用于定义红黑树的根节点的一个宏，用于创建一个初始的空红黑树。

mng->fw_pool_mng_rbtree = RB_ROOT;

7. RB_CLEAR_NODE

RB_CLEAR_NODE 是一个宏，用于清除红黑树（Red-Black Tree）节点的状态。RB_CLEAR_NODE 通常定义为将节点的颜色和父节点等信息重置为默认值，功能是将节点的状态清空，以便在重新使用或释放之前确保其状态的干净。

• 节点删除：在删除节点时，可能需要清除节点的状态，以便在后续操作（如重新插入）中使用。
• 节点初始化：在创建新节点时，通常会调用此宏来确保节点的状态是干净的。