alloc pidmap 函式註解

在建立程序的時候會呼叫到alloc_pidmap來分配乙個空閒的pid。

函式入參是pid_namespace結構體，介紹下該結構體的兩個成員：

int last_pid 上乙個程序所使用的pid；

struct pidmap pidmap[pidmap_entries] pid點陣圖陣列，pidmap有兩個成員：nr_free，用來表徵當前點陣圖中的空閒pid個數；page指標，儲存一頁大小的記憶體的虛擬位址，也就是pid點陣圖，一頁有32768位，每一位代表乙個pid，置1表示該位表徵的pid已被使用。

來看具體的實現流程：

1     pid = last + 1;2
if (pid >=pid_max)
3 pid =reserved_pids;45
/*32位體系結構上,pid點陣圖是乙個物理頁,但是pid的值可以超過一頁含有的位數32768,
6獲取新程序pid在頁內偏移7*/
8 offset = pid &bits_per_page_mask;9/*
pid/bits_per_page 表徵處於哪一頁,每個頁都有乙個與之對應的pidmap結構體 
*/10 map = &pid_ns->pidmap[pid/bits_per_page];

首先是last pid加1作為新程序的pid，如果pid大於等於pid_max，就把pid置為reserved_pids(300)，從reserved_pids開始查詢空閒pid，然後獲取頁內偏移和該pid所對應的pidmap結構體，假設pid_max為65536，那麼pidmap[0]表徵pid 0~32767，pidmap[1]表徵pid 32768~65535。

1 max_scan = div_round_up(pid_max, bits_per_page) - !offset;

接下來會通過乙個for迴圈來遍歷位圖，max_scan表明遍歷次數，如果offset為0，即從0開始查詢空閒pid，max_scan為0，那麼只需要遍歷一次；如果offset不為0，max_scan為1，需要遍歷二次。

1
/*max_scan表徵的查詢次數只適用於從offset開始查詢位圖沒有找到空閒pid的情況,
2因為一旦查詢到了就直接返回pid了,不會再開始下一次查詢;34
主要是擔心offset如果不為0,即使從offset開始直到點陣圖末沒有查詢到空閒pid,但
5是offset之前的點陣圖中仍然可能有空閒的pid,於是將offset置為reserved_pids,重
6新從最初的點陣圖開始查詢,或者置offset為0,從下一張開始查詢78
如果offset為0,max_scan就為1,從頭開始查詢,如果沒有找到合適的pid,就說明的確
9是沒有空閒的pid,就不必再繼續遍歷,max_scan為0即可
10*/
11for (i = 0; i <= max_scan; ++i) 
1229 spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
30/*
如果map->page是null,page賦值為null,接下來free(null);
31如果map->page不是null,就不要再分配新頁,把新分配的頁free掉
32*/
33kfree(page);
34if (unlikely(!map->page))
35break;36
}37/*如果該位圖內還有未分配的pid 
*/38
if (likely(atomic_read(&map->nr_free)))
3954
/*如果offset指定的位已被占用,就從offset開始在map->page中找到
5556
為0的位,offset如果大於bits_per_page說明已經不屬於該pidmap了
57*/
58 offset =find_next_offset(map, offset);
59/*
根據offset得到實際pid值 
*/60 pid =mk_pid(pid_ns, map, offset);
6162 } while (offset < bits_per_page && pid 6465
/*66
在以上的**中,比較理想的情況是找到了合適的pid,然後return,但是還有一
67些其他的情況,比如從某個offset開始直到該頁結束的位都被用光了,那麼根據
68find_next_offset查詢到的offset就會超過bits_per_page,此時假如還有多餘的
6970
最後一張位圖,就將map設為pidmap[0],從第一張位圖開始繼續查詢,只不過要從
71offset 300開始查詢,前提是max_scan為1,那麼max_scan是否有可能不為1呢?
7273
如果最初查詢空閒pid時獲得的offset為0,只有一種情況,就是在核心啟動過程中
74剛剛開始建立程序,即從offset為0開始查詢空閒pid是肯定能查詢到的,因而如果
75查詢不到pid,最初的offset肯定不為0,即max_scan肯定為1,肯定還可以再執行一
76個for迴圈查詢一次
77*/
78if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/bits_per_page]) 
7983
else
8490 pid =mk_pid(pid_ns, map, offset);
91 }

為pid點陣圖分配一頁大小的記憶體；通過nr_free判斷將要查詢的pidmap中是否還有空閒的pid，開始乙個do...while迴圈來遍歷該位圖查詢pid，呼叫test_and_set_bit判斷offset所指定的點陣圖中的位是否為0(test_and_set_bit返回0)，如果是表明該位表徵的pid空閒，即已經找到了空閒pid，nr_free減1，將該pid設定了last_pid之後返回。

如果offset指定的pid已被占用，就呼叫find_next_offset從offset開始找到第乙個為0的位，返回值是該位距離點陣圖首位址的偏移，如果找到的空閒位的位置沒有超過bits_per_page，表示仍屬於該pidmap並且由空閒位得到的pid沒有超過pid_max，那麼該位就是所要找的pid，返回。

存在三種情況會跳出該do...while迴圈：

1. offset > bits_per_page ，pid < pid_max

查詢到的空閒位不屬於該pidmap，但是沒有超過pid_max，說明當前點陣圖的pid已全部被占用，那麼就從下乙個點陣圖的偏移0處開始繼續查詢；

2. offset < bits_per_page ，pid > pid_max

查詢到的空閒位屬於該pidmap，但是超過pid_max，就從第乙個pidmap[0]的reserved_pids開始查詢，發生在pid_max不是bits_per_page的整數倍的情況；

3. offset > bits_per_page ，pid > pid_max

查詢到的空閒位屬於該pidmap，但是超過pid_max，就從第乙個pidmap[0]的reserved_pids開始查詢，發生在pid_max是bits_per_page的整數倍的情況；

（其他的可以看函式注釋）　　　

alloc pidmap 函式註解

Python 函式註解

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