Linux操作系统对I/O端口资源的管理 （3）

I/O资源的申请

假设某类资源有如下这样一颗资源树：

节点root、r1、r2和r3实际上都是一个resource结构类型。子资源r1、r2和r3通过sibling指针链接成一条单向非循环链表，其表头由root节点中的child指针定义，因此也称为父资源的子资源链表。r1、r2和r3的parent指针均指向他们的父资源节点，在这里也就是图中的root节点。

假设想在root节点中分配一段I/O资源（由图中的阴影区域表示）。函数request_resource()实现这一功能。它有两个参数：①root指针，表示要在哪个资源根节点中进行分配；②new指针，指向描述所要分配的资源（即图中的阴影区域）的resource结构。该函数的源代码如下（kernel/resource.c）:

　　
　　
　　int request_resource(struct resource *root, struct resource *new)
　　　　{
　　struct resource *conflict;
　　
　　write_lock(&resource_lock);
　　conflict = __request_resource(root, new);
　　write_unlock(&resource_lock);
　　return conflict ? -EBUSY : 0;
　　　　}

对上述函数的NOTE如下：

①资源锁resource_lock对所有资源树进行读写保护，任何代码段在访问某一颗资源树之前都必须先持有该锁。其定义如下（kernel/Resource.c）：

　　
　　static rwlock_t resource_lock = RW_LOCK_UNLOCKED;

②可以看出，函数实际上是通过调用内部静态函数__request_resource()来完成实际的资源分配工作。如果该函数返回非空指针，则表示有资源冲突；否则，返回NULL就表示分配成功。

③最后，如果conflict指针为NULL，则request_resource()函数返回返回值0，表示成功；否则返回－EBUSY表示想要分配的资源已被占用。

函数__request_resource()完成实际的资源分配工作。如果参数new所描述的资源中的一部分或全部已经被其它节点所占用，则函数返回与new相冲突的resource结构的指针。否则就返回NULL。该函数的源代码如下

　　
　　
　　（kernel/Resource.c）：
　　/* Return the conflict entry if you can't request it */
　　static struct resource * __request_resource
　　　　(struct resource *root, struct resource *new)
　　{
　　unsigned long start = new->start;
　　unsigned long end = new->end;
　　struct resource *tmp, **p;
　　
　　if (end < start)
　　return root;
　　if (start < root->start)
　　return root;
　　if (end > root->end)
　　return root;
　　p = &root->child;
　　for (;;) {
　　tmp = *p;
　　if (!tmp || tmp->start > end) {
　　new->sibling = tmp;
　　*p = new;
　　new->parent = root;
　　return NULL;
　　}
　　p = &tmp->sibling;
　　if (tmp->end < start)
　　continue;
　　return tmp;
　　}
　　}

对函数的NOTE：

①前三个if语句判断new所描述的资源范围是否被包含在root内，以及是否是一段有效的资源（因为end必须大于start）。否则就返回root指针，表示与根结点相冲突。

②接下来用一个for循环遍历根节点root的child链表，以便检查是否有资源冲突，并将new插入到child链表中的合适位置（child链表是以I/O资源物理地址从低到高的顺序排列的）。为此，它用tmp指针指向当前正被扫描的resource结构，用指针p指向前一个resource结构的sibling指针成员变量，p的初始值为指向root－>sibling。For循环体的执行步骤如下：

让tmp指向当前正被扫描的resource结构（tmp＝*p）。

判断tmp指针是否为空（tmp指针为空说明已经遍历完整个child链表），或者当前被扫描节点的起始位置start是否比new的结束位置end还要大。只要这两个条件之一成立的话，就说明没有资源冲突，于是就可以把new链入child链表中：①设置new的sibling指针指向当前正被扫描的节点tmp（new->sibling=tmp）；②当前节点tmp的前一个兄弟节点的sibling指针被修改为指向new这个节点（*p=new）；③将new的parent指针设置为指向root。然后函数就可以返回了（返回值NULL表示没有资源冲突）。

如果上述两个条件都不成立，这说明当前被扫描节点的资源域有可能与new相冲突（实际上就是两个闭区间有交集），因此需要进一步判断。为此它首先修改指针p，让它指向tmp->sibling，以便于继 续扫描child链表。然后，判断tmp->;end是否小于new->;start，如果小于，则说明当前节点tmp和new没有资源冲突，因此执行continue语句，继续向下扫描child链表。否则，如果tmp->;end大于或等于new->;start，则说明tmp->;[start,end]和new->;[start,end]之间有交集。所以返回当前节点的指针tmp，表示发生资源冲突。