寫一個塊設備驅動 13

第 13章

沒有最好的代碼，是因爲我們總能把代碼改得更好

因此我們現在打算做一個小的性能改進，這次我們準備拿free_diskmem()函數下刀

本質上說，這個改進的意義不大，這是因爲 free_diskmem()函數僅僅是在模塊卸載時被調用，

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而對這種執行次數即少不在關鍵路徑上的函數來說，最好是儘量讓他簡單以增加可靠性和可讀性，

除非它的耗時已經慢到能讓人有所感覺，否則0.01秒和 0. 1秒是差不多的，畢竟在現實中尼奧不

太可能用我們的程序

但我們仍然打算繼續這一改進，一是爲了示範什麼是沒有意義的改進，二是爲了通過這一改進示範使用

radix_tree_gang_lookup()函數和 page->index的技巧

首先我們看看原先的 free_diskmem()函數：
void free_diskmem(void)
{
int i;
struct page *page;

        for (i = 0; i < (simp_blkdev_bytes + SIMP_BLKDEV_DATASEGSIZE - 1)
                >> SIMP_BLKDEV_DATASEGSHIFT; i++) {
                page = radix_tree_lookup(&simp_blkdev_data, i);
                radix_tree_delete(&simp_blkdev_data, i);
                /* free NULL is safe */
                __free_pages(page, SIMP_BLKDEV_DATASEGORDER);
        }
}

它遍歷所有的內存塊索引，在基樹中找到這個內存塊的 page指針，然後釋放內存，順帶着釋放掉基數中

的這個節點

考慮到這個函數不僅會在模塊卸載時被調用，也會在模塊加載時、申請內存中途掉鏈子時用來擦屁股，

因此也需要考慮內存沒有完全申請的情況

所幸的是這種情況下 radix_tree_lookup()函數會返回 NULL指針，而radix_tree_delete()和
__free_pages()函數都能對 NULL指針做出我們最期待的處理：就是什麼也不做

這段代碼很小很直接，邏輯簡單而清晰，性能也差不到哪裏去，完全符合設計要求，

不幸的是我們還是打算做一些沒必要的優化，藉此還可以順便讀一讀基樹的內核代碼

首先看 radix_tree_lookup()函數，它在基數中查找指定索引對應的指針，爲了獲得這一指針的值，

基本上它需要把基樹從上到下找一遍

而對於 free_diskmem()函數而言，我們僅僅是需要遍歷基樹中的所有節點，使用逐一查找的方法進行

遍歷未免代價太大了

就像是我們要給在場的所有同學每人發一個糖果，只需要讓他們排好隊，每人領一個即可，而不需要按

照名單找出每個人再發

爲了實現這一思想，我們跑到 linux/lib/radix-tree.c中找函數，找啊找，找到了
radix_tree_gang_lookup()函數

radix_tree_gang_lookup()函數雖然不是我們理想中的遍歷函數，但也有了八九不離十的功能
就像在酒吧裏找不到 D Cup ，帶回去個 C Cup也總比看A片強

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通過 radix_tree_gang_lookup()函數，我們可以一次從基樹中獲取多個節點的信息：
unsigned int radix_tree_gang_lookup(struct radix_tree_root *root, void
**results, unsigned long first_index, unsigned int max_items);
具體的參數嘛，RTFSC 吧

這是我們注意到使用這個函數時顧此失彼的一面，雖然我們獲得了一組需要釋放的指針，但卻無法獲得

這些指針的索引

而執行釋放基樹中節點的操作時卻恰恰需要使用索引作參數

然後就是一個技巧了，我們借用 page結構的 index成員來存儲這一索引
之所以可以這樣用，是因爲 page結構的 index成員在該頁用作頁高速緩存時存儲相對文件起始處的以

頁大小爲單位的偏移，

而我們所使用的頁面不會被同時用作頁高速緩存，因此這裏可以借用 page.index成員

按照以上思路，我們寫出了修改後的代碼：

void free_diskmem(void)
{
        unsigned long long next_seg;
        struct page *seglist[64];
        int listcnt;
        int i;

        next_seg = 0;
        do {
                listcnt = radix_tree_gang_lookup(&simp_blkdev_data,
                         (void **)seglist, next_seg, ARRAY_SIZE(seglist));

                for (i = 0; i < listcnt; i++) {
                        next_seg = seglist[i]->index;
                        radix_tree_delete(&simp_blkdev_data, next_seg);
                        __free_pages(seglist[i], SIMP_BLKDEV_DATASEGORDER);
                }

next_seg++;
} while (listcnt == ARRAY_SIZE(seglist));
}

當然，alloc_diskmem()函數中也需要加上 page->index = i這一行，用於把基樹的索引存入
page.index ，修改後的代碼如下：
int alloc_diskmem(void)
{
        int ret;
        int i;
        struct page *page;

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INIT_RADIX_TREE(&simp_blkdev_data, GFP_KERNEL);

        for (i = 0; i < (simp_blkdev_bytes + SIMP_BLKDEV_DATASEGSIZE - 1)
                >> SIMP_BLKDEV_DATASEGSHIFT; i++) {
                page = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | __GFP_HIGHMEM,
                        SIMP_BLKDEV_DATASEGORDER);
                if (!page) {
                        ret = -ENOMEM;
                        goto err_alloc;
                }

                page->index = i;
                ret = radix_tree_insert(&simp_blkdev_data, i, page);
                if (IS_ERR_VALUE(ret))
                        goto err_radix_tree_insert;
        }
        return 0;

err_radix_tree_insert:
        __free_pages(page, SIMP_BLKDEV_DATASEGORDER);
err_alloc:
        free_diskmem();
        return ret;
}

現在試驗一下修改後的代碼，先看看能不能編譯：

# make
make -C /lib/modules/2.6.18-53.el5/build
SUBDIRS=/root/test/simp_blkdev/simp_blkdev_step13 modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/kernels/2.6.18-53.el5-i686'
CC [M] /root/test/simp_blkdev/simp_blkdev_step13/simp_blkdev.o
Building modules, stage 2.
MODPOST
CC /root/test/simp_blkdev/simp_blkdev_step13/simp_blkdev.mod.o
LD [M] /root/test/simp_blkdev/simp_blkdev_step13/simp_blkdev.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/kernels/2.6.18-53.el5-i686'
#

看看當前系統的內存情況：

# cat /proc/meminfo
HighTotal: 1146816 kB

----------------------- Page 94-----------------------

HighFree:       339144 kB
LowTotal:       896356 kB
LowFree:        630920 kB
...
#
這裏顯示現在剩餘339M高端內存和 630M低端內存

然後加載我們的模塊，讓它吃掉3 M內存：
# insmod simp_blkdev.ko size=3 M
# cat /proc/meminfo
HighTotal:     1146816 kB
HighFree:       137964 kB
LowTotal:       896356 kB
LowFree:        5239   kB
...
#
正如我們的預期，剩餘內存減少3 M左右

然後看看卸載模塊後的內存情況：

# rmmod simp_blkdev
# cat /proc/meminfo
HighTotal:     1146816 kB
HighFree:       338028 kB
LowTotal:       896356 kB
LowFree:        631044 kB
...
#
我們發現剩餘內存增加了 3 M ，這意味着模塊已經把吃掉的內存吐回來了，
從而可以推斷出我們修改過的 free_diskmem()函數基本上是能夠工作的

本章的改動不大，就算是暫作休整，以留住忍耐至今忍無可忍認爲無需再忍而開始打包收拾行李準備溜

之大吉的讀者們

不過下一章中倒是預備了一個做起來讓人比較有成就感的功能

<未完，待續>

墜塵

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