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Linux对IO端口资源的管理

3．2．4 寻找可用资源 
函数find_resource()用于在一颗资源树中寻找未被使用的、且满足给定条件的（也即资源长度大小为size，且在[min,max]区间内）的资源。其函数源代码如下： 
/* 
* Find empty slot in the resource tree given range and alignment. 
*/ 
static int find_resource(struct resource *root, struct resource *new, 
unsigned long size, 
unsigned long min, unsigned long max, 
unsigned long align, 
void (*alignf)(void *, struct resource *, unsigned long), 
void *alignf_data) 
{ 
struct resource *this = root->child; 

new->start = root->start; 
for(;;) { 
if (this) 
new->end = this->start; 
else 
new->end = root->end; 
if (new->start < min) 
new->start = min; 
if (new->end > max) 
new->end = max; 
new->start = (new->start + align - 1) & ~(align - 1); 
if (alignf) 
alignf(alignf_data, new, size); 
if (new->start < new->end && new->end - new->start + 1 >= size) { 
new->end = new->start + size - 1; 
return 0; 
} 
if (!this) 
break; 
new->start = this->end + 1; 
this = this->sibling; 
} 
return -EBUSY; 
} 
对该函数的NOTE如下： 
同样，该函数也要遍历root的child链表，以寻找未被使用的资源空洞。为此，它让this指针表示当前正被扫描的子资源节点，其初始值等于root->child，即指向child链表中的第一个节点，并让new->start的初始值等于root->start，然后用一个for循环开始扫描child链表，对于每一个被扫描的节点，循环体执行如下操作： 
①首先，判断this指针是否为NULL。如果不为空，就让new->end等于this->start，也即让资源new表示当前资源节点this前面那一段未使用的资源区间。 
②如果this指针为空，那就让new->end等于root->end。这有两层意思：第一种情况就是根结点的child指针为NULL（即根节点没有任何子资源）。因此此时先暂时将new->end放到最大。第二种情况就是已经遍历完整个child链表，所以此时就让new表示最后一个子资源后面那一段未使用的资源区间。 
③根据参数min和max修正new->[start,end]的值，以使资源new被包含在[min,max]区域内。 
④接下来进行对齐操作。 
⑤然后，判断经过上述这些步骤所形成的资源区域new是否是一段有效的资源（end必须大于或等于start），而且资源区域的长度满足size参数的要求（end－start＋1>=size）。如果这两个条件均满足，则说明我们已经找到了一段满足条件的资源空洞。因此在对new->end的值进行修正后，然后就可以返回了（返回值0表示成功）。 
⑥如果上述两条件不能同时满足，则说明还没有找到，因此要继续扫描链表。在继续扫描之前，我们还是要判断一下this指针是否为空。如果为空，说明已经扫描完整个child链表，因此就可以推出for循环了。否则就将new->start的值修改为this->end+1，并让this指向下一个兄弟资源节点，从而继续扫描链表中的下一个子资源节点。 

3．2．5 分配接口allocate_resource() 
在find_resource()函数的基础上，函数allocate_resource()实现：在一颗资源树中分配一条指定大小的、且包含在指定区域[min,max]中的、未使用资源区域。其源代码如下： 
/* 
* Allocate empty slot in the resource tree given range and alignment. 
*/ 
int allocate_resource(struct resource *root, struct resource *new, 
unsigned long size, 
unsigned long min, unsigned long max, 
unsigned long align, 
void (*alignf)(void *, struct resource *, unsigned long), 
void *alignf_data) 
{ 
int err; 

write_lock(&resource_lock); 
err = find_resource(root, new, size, min, max, align, alignf, alignf_data); 
if (err >= 0 && __request_resource(root, new)) 
err = -EBUSY; 
write_unlock(&resource_lock); 
return err; 
} 

3．2．6 获取资源的名称列表 
函数get_resource_list()用于获取根节点root的子资源名字列表。该函数主要用来支持/proc/文件系统（比如实现proc/ioports文件和/proc/iomem文件）。其源代码如下： 
int get_resource_list(struct resource *root, char *buf, int size) 
{ 
char *fmt; 
int retval; 

fmt = " %08lx-%08lx : %s\n"; 
if (root->end < 0x10000) 
fmt = " %04lx-%04lx : %s\n"; 
read_lock(&resource_lock); 
retval = do_resource_list(root->child, fmt, 8, buf, buf + size) - buf; 
read_unlock(&resource_lock); 
return retval; 
} 
可以看出，该函数主要通过调用内部静态函数do_resource_list()来实现其功能，其源代码如下： 
/* 
* This generates reports for /proc/ioports and /proc/iomem 
*/ 
static char * do_resource_list(struct resource *entry, const char *fmt, int offset, char *buf, char *end) 
{ 
if (offset < 0) 
offset = 0; 

while (entry) { 
const char *name = entry->name; 
unsigned long from, to; 

if ((int) (end-buf) < 80) 
return buf; 

from = entry->start; 
to = entry->end; 
if (!name) 
name = "<BAD>"; 

buf += sprintf(buf, fmt + offset, from, to, name); 
if (entry->child) 
buf = do_resource_list(entry->child, fmt, offset-2, buf, end); 
entry = entry->sibling; 
} 

return buf; 
} 
函数do_resource_list()主要通过一个while{}循环以及递归嵌套调用来实现，较为简单，这里就不在详细解释了。 

3．3 管理I/O Region资源 
Linux将基于I/O映射方式的I/O端口和基于内存映射方式的I/O端口资源统称为“I/O区域”（I/O Region）。I/O Region仍然是一种I/O资源，因此它仍然可以用resource结构类型来描述。下面我们就来看看Linux是如何管理I/O Region的。 
3．3．1 I/O Region的分配 
在函数__request_resource()的基础上，Linux实现了用于分配I/O区域的函数__request_region()，如下: 
struct resource * __request_region(struct resource *parent, unsigned long start, unsigned long n, const char *name) 
{ 
struct resource *res = kmalloc(sizeof(*res), GFP_KERNEL); 

if (res) { 
memset(res, 0, sizeof(*res)); 
res->name = name; 
res->start = start; 
res->end = start + n - 1; 
res->flags = IORESOURCE_BUSY; 

write_lock(&resource_lock); 

for (;;) { 
struct resource *conflict; 

conflict = __request_resource(parent, res); 
if (!conflict) 
break; 
if (conflict != parent) { 
parent = conflict; 
if (!(conflict->flags & IORESOURCE_BUSY)) 
continue; 
} 

/* Uhhuh, that didn't work out.. */ 
kfree(res); 
res = NULL; 
break; 
} 
write_unlock(&resource_lock); 
} 
return res; 
} 
NOTE： 
①首先，调用kmalloc（）函数在SLAB分配器缓存中分配一个resource结构。 
②然后，相应的根据参数值初始化所分配的resource结构。注意！flags成员被初始化为IORESOURCE_BUSY。 
③接下来，用一个for循环开始进行资源分配，循环体的步骤如下： 
l 首先，调用__request_resource()函数进行资源分配。如果返回NULL，说明分配成功，因此就执行break语句推出for循环，返回所分配的resource结构的指针，函数成功地结束。 
l 如果__request_resource()函数分配不成功，则进一步判断所返回的冲突资源节点是否就是父资源节点parent。如果不是，则将分配行为下降一个层次，即试图在当前冲突的资源节点中进行分配（只有在冲突的资源节点没有设置IORESOURCE_BUSY的情况下才可以），于是让parent指针等于conflict，并在conflict->flags&IORESOURCE_BUSY为0的情况下执行continue语句继续for循环。 
l 否则如果相冲突的资源节点就是父节点parent，或者相冲突资源节点设置了IORESOURCE_BUSY标志位，则宣告分配失败。于是调用kfree（）函数释放所分配的resource结构，并将res指针置为NULL，最后用break语句推出for循环。 
④最后，返回所分配的resource结构的指针。 

3．3．2 I/O Region的释放