Linux内核之Binder驱动红黑树：rb_root用法实例(四十四)

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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- 🌻1.前言
- 🌻2.Binder关键结构体：rb_root介绍
- 🌻3.代码实例
- - 🐓3.1 Binder节点的红黑树
  - 🐓3.2 Binder引用计数的红黑树
  - 🐓3.3 Binder服务的红黑树

🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之Binder驱动关键结构体rb_root用法实例

🌻2.Binder关键结构体：rb_root介绍

Binder是Android系统中实现跨进程通信（IPC）的机制，它由内核空间的Binder驱动和用户空间的Binder库组成。Binder驱动中的关键数据结构之一是rb_root，它用于管理Binder实体的高速缓存。
在Binder驱动中，每个进程都有一个binder_proc结构体，用于管理该进程中的Binder实体和引用。binder_proc结构体中包含了一个rb_root结构体，用于管理该进程中的所有Binder实体的红黑树。红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，用于提高查找、插入和删除操作的性能。
rb_root结构体是红黑树的根节点，它包含了一个指向红黑树根节点的指针。红黑树的每个节点都是一个binder_node结构体，代表了一个Binder实体。binder_node结构体中包含了一个rb_node结构体，用于维护红黑树的节点关系。
rb_root的主要作用是提供一种高效的方式来管理Binder实体。当一个进程想要与另一个进程通信时，它会通过Binder驱动发送一个请求，请求中包含了目标Binder实体的引用号。Binder驱动会根据引用号在红黑树中查找对应的binder_node，然后将请求转发给持有该Binder实体的进程。这样，进程间就可以通过Binder引用进行通信了。
红黑树具有以下特点：

平衡性：红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，它通过旋转操作来保持树的平衡，确保查找、插入和删除操作的最坏情况时间复杂度为O(log n)。
增删改查：红黑树支持高效的查找、插入和删除操作。通过比较节点的大小，可以在红黑树中快速定位目标节点。插入和删除操作会通过旋转和重新着色来维护树的平衡。
颜色属性：红黑树的每个节点都有一个颜色属性，可以是红色或黑色。红黑树通过颜色属性和规则来维护树的平衡，确保不会有连续的红色节点出现。
性能优化：红黑树通过树的高度平衡和颜色属性规则，优化了查找、插入和删除操作的性能，使其在各种情况下的性能都相对稳定。

rb_root结构体在Binder驱动中起着重要的作用，它通过红黑树的管理方式，提高了Binder实体查找、插入和删除的效率，为进程间通信提供了高效、可靠的机制。红黑树的平衡性和优化性能使其成为管理Binder实体的理想数据结构。

🌻3.代码实例

🐓3.1 Binder节点的红黑树

#include <linux/rbtree.h>

struct binder_node {
    struct rb_node rb_node; // 红黑树节点
    // 其他成员变量
};

// 初始化红黑树根节点
struct rb_root binder_root = RB_ROOT;

// 将节点插入红黑树中
void binder_node_insert(struct binder_node *node)
{
    rb_insert(&binder_root, &node->rb_node);
}

// 在红黑树中查找节点
struct binder_node *binder_node_find(unsigned int key)
{
    struct rb_node *rb_node = binder_root.rb_node;

    while (rb_node) {
        struct binder_node *node = rb_entry(rb_node, struct binder_node, rb_node);
        if (key < node->key)
            rb_node = rb_node->rb_left;
        else if (key > node->key)
            rb_node = rb_node->rb_right;
        else
            return node; // 找到节点
    }

    return NULL; // 没有找到节点
}

🐓3.2 Binder引用计数的红黑树

#include <linux/rbtree.h>

struct binder_ref {
    struct rb_node rb_node; // 红黑树节点
    // 其他成员变量
};

// 初始化红黑树根节点
struct rb_root ref_root = RB_ROOT;

// 将引用计数节点插入红黑树中
void binder_ref_insert(struct binder_ref *ref)
{
    rb_insert(&ref_root, &ref->rb_node);
}

// 在红黑树中查找引用计数节点
struct binder_ref *binder_ref_find(unsigned int key)
{
    struct rb_node *rb_node = ref_root.rb_node;

    while (rb_node) {
        struct binder_ref *ref = rb_entry(rb_node, struct binder_ref, rb_node);
        if (key < ref->key)
            rb_node = rb_node->rb_left;
        else if (key > ref->key)
            rb_node = rb_node->rb_right;
        else
            return ref; // 找到引用计数节点
    }

    return NULL; // 没有找到引用计数节点
}

🐓3.3 Binder服务的红黑树

#include <linux/rbtree.h>

struct binder_service {
    struct rb_node rb_node; // 红黑树节点
    // 其他成员变量
};

// 初始化红黑树根节点
struct rb_root service_root = RB_ROOT;

// 将服务节点插入红黑树中
void binder_service_insert(struct binder_service *service)
{
    rb_insert(&service_root, &service->rb_node);
}

// 在红黑树中查找服务节点
struct binder_service *binder_service_find(const char *name)
{
    struct rb_node *rb_node = service_root.rb_node;

    while (rb_node) {
        struct binder_service *service = rb_entry(rb_node, struct binder_service, rb_node);
        int cmp = strcmp(name, service->name);
        if (cmp < 0)
            rb_node = rb_node->rb_left;
        else if (cmp > 0)
            rb_node = rb_node->rb_right;
        else
            return service; // 找到服务节点
    }

    return NULL; // 没有找到服务节点
}