C: Linux 內核數據結構使用中內置鏈表

Question

我正在嘗試向我的 linux 內核添加系統調用，當我修改 task_struct（通過添加鏈表）時，使用內置鏈表將是有利的，並且 task_struct 中已經有很多 struct list_head用於其他目的。 為了一致性，我想堅持使用這種數據結構。

我的問題是我真的不完全理解如何使用這種結構。 例如，我看到他們有“struct list_head children”。 然而，這個結構的實現很簡單，就是“*next”和“*last”。

我在網上查過例子，每個人都說，好吧

struct node{
    int data;
    struct list_head list;
}; 

但這不是表明我應該包含在我的 task_struct 中的數據結構應該是

struct node list;

?

如果我使用 list_head，我不太明白如何初始化結構以包含我希望它包含的數據。

本質上，我想添加一個系統調用鏈表，並以 char* 鏈表（可讀格式）的形式將它們添加到進程中。

目前，獲取系統調用信息的語義並不重要……我只需要弄清楚如何使用 task_struct 獲取鏈表。

編輯：例如我正在嘗試做的事情：

我已經獲得了一個函數執行的系統調用列表。 我將它們保存在單獨的 char* 變量中。 我想在進程 task_struct 中添加一個列表來跟蹤所有這些系統調用。

例如

進程 'abc' 調用 printf ~> 等同於“WriteScreen” getchar ~> 等同於“ReadKey”

我現在有一個包含這兩個字符串的用戶級代碼。 我調用一個系統調用，我將編寫（每個標簽一次）用這些系統調用“標記”進程。

在兩次調用之后，'abc' 的 task_struct 有一個列表

abc->task_struct->tag_list

此列表包含“WriteScreen”和“ReadKey”。

稍后我將使用這些標簽來打印調用了 WriteScreen、ReadKey 等的進程列表。在我找到如何使用列表來適當地存儲附加到進程的字符串后，將執行這些操作。

Answer 1

因此，您嘗試完成的不是創建進程列表 (task_struct)，而是每個進程的列表。

這意味着每個進程都有自己的列表，即自己的列表頭。

除了 next/prev 指針之外，這個列表還將存儲單個數據，實際上是一個字符串（可以是字符串本身或指向其他地方的字符串的指針）。

因此，列表節點將是：

struct my_node {
    struct list_head list;
    char data[100]; // arbitrarily set to 100; could be also char*
}

task_struct 應該增加一個新的列表頭：

struct task_struct {
  // many members that contains info about a process
  ...

  struct list_head my_list;
}

是的。 您會注意到這兩種情況（當流程屬於列表時，以及當列表屬於流程時）成員是相同的； 只是它的用途不同。

現在，當一個進程被創建時，你應該初始化列表頭（因為每個進程都會有一個新列表）：

struct task_struct *new_process;
INIT_LIST_HEAD(&new_process->my_list);

插入一個新節點（假設你已經創建了它，即分配了內存並初始化了它的數據）：

struct my_node *node; 
struct task_struct *a_process;

[... my_node initialized ...]
[... a_proccess obtained somehow ...]

list_add_tail(&node->list, &a_process->my_list);

迭代元素：

struct my_node *p;
struct task_struct *a_process

// list is the member name (yes, the member name) of your list inside my_node
list_for_each_entry(p, &a_process->my_list, list) {
  // do whatever you want with p
}

編輯：

但是請注意，您有其他方法可以完成您想要做的事情，而無需求助於復雜的鏈表。

例如，您可以分配一個 char 數組並通過用一些 char（逗號、句點等）分隔它們來對字符串列表進行編碼。 這邊走：

"WriteScreen,ReadKey\0"

在這種情況下，您應該注意緩沖區限制，不要讓它溢出。 另一方面，您不必負責分配和釋放列表的節點。

Answer 2

Linux 內核鏈表的主要參考是http://www.makelinux.net/ldd3/chp-11-sect-5 。

您像這樣初始化結構：

struct node node_var = {
    .data = 0,
    .list = LIST_HEAD_INIT(node_var.list)
}

你像這樣遍歷列表：

struct list_head *phead;
list_for_each(phead, node_var.list)
{
   struct node * pnode = list_entry(phead, struct node node_var, list);
   // Do what you may with the pnode.
}

確實，它看起來確實很奇怪。 我們通過使用指向該struct list_head的字段struct list_head的指針來獲得指向該struct node類型的指針。 這個魔法是由在list_entry調用的container_of宏完成的。

希望我有所幫助。

Answer 3

編輯：這個答案是在 OP 對他/她試圖做的事情提供更清晰的解釋之前提供的。

您應該只使用新成員修改 task_struct：

struct task_struct {
  // many members that contains info about a process
  ...
  // then come the lists that a process may participate
  ...
  // then you amend with your new list
  struct list_head my_list;
}

這種增強本身不會做任何事情，因為沒有人會更改或以其他方式訪問該成員。

您應該在其他地方聲明您的列表頭（例如全局），然后您可以開始向您的列表添加進程（task_struct）。

LIST_HEAD(my_list_head); // this will declare, define and initialize a new variable:
                         // an empty list.

Linux 內核鏈表宏將為您處理一切。

task_struct *a_given_process; // assigned elsewhere, maybe passed as parameter to current function
list_add_tail(&a_given_process->my_list, my_list_head); // an example

編輯：

迭代項目：

struct task_struct *p;

// my_list_head is the head of your list (declared with LIST_HEAD)
// my_list is the member name (yes, the member name) of your list inside task_struct
list_for_each_entry(p, my_list_head, my_list) {
  // do whatever you want with p
}