内核中bitmap的使用

　　在编写应用层代码中使用位图，发现内核中已经有现成的实现便使用之。对位图的使用主要是几个

关键API。

第一：bitmap_zero函数用于初始化位图

源码如下：

/*
 *@dst: 位图的起始地址
 *@nbits: 位图的个数
 */
static inline void bitmap_zero(unsigned long *dst, int nbits)
{
    int len = BITS_TO_LONGS(nbits) * sizeof(unsigned long);
        memset(dst, 0, len);
}

第二：bitmap_set函数用于设置特定的位

/*
 * @map: 位图的内存空间的首地址
 * @start：需要设置的起始位
 * @nr : 需要设置的位的数目  
*/
void bitmap_set(unsigned long *map, int start, int nr)
{
    unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);   //以unsigned long 为单位的情况，设置起始位置
    const int size = start + nr;  //需要设置的末位，不包括此位    
    /*
     * @bits_to_set 在一个需要设置的unsigned long中，可能需要设置的位
     * [0_____start_________BITS_PER_LONG)
     *                [0____________________bits_to_set) 
     */
    int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);    
    unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start); 
   
    while (nr - bits_to_set >= 0) {
        *p |= mask_to_set;
        nr -= bits_to_set;    
        bits_to_set = BITS_PER_LONG; //经过上一步的操作后，需要设置的位都是BITS_PER_LONG的倍数 
        mask_to_set = ~0UL;
        p++;
    }
    if (nr) {  //nr 必须大于1，此函数才有效果
        mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
        *p |= mask_to_set;  //产生最终的效果
    }
}

与bit_set函数相对应的是bit_clear函数用于清除位，其实现原理和bit_set函数类似。

第三：find_first_zero_bit函数用于找到第一个清空位

/*
* Find the first cleared bit in a memory region.
* @addr: 位图的起始位置
* @size: 位图的大小
*/
unsigned long find_first_zero_bit(const unsigned long *addr, unsigned long size)
{
    const unsigned long *p = addr;
    unsigned long result = 0;
    unsigned long tmp;

    while (size & ~(BITS_PER_LONG-1)) {        //位图的大小超过一个 BIT_PER_LONG的情况下
        if (~(tmp = *(p++)))
            goto found;
        result += BITS_PER_LONG;
        size -= BITS_PER_LONG;
    }
    if (!size)   //此情况成立的时候，也是没有找到。且size应该是 BIT_PER_LONG的整数倍。
        return result; 
       
    tmp = (*p) | (~0UL << size);      
    if (tmp == ~0UL)    /* Are any bits zero? */
        return result + size;   /* Nope. */      //如果没有找到就会返回 size
found:
    return result + ffz(tmp);
}  

于此函数对应的是函数find_first_bit寻找第一个设置位。

第四：find_next_zero_bit 和 find_next_bit 函数可以在第一次找到后，再次寻找清空位或设置位。

具体使用情况可以参考：

内核模块

应用层程序

备注：

位图除了应用于内存管理，还可以应用到对共享资源的管理，LDD3的P128就有提到。