Linux内核ida数据结构使用
Linux 内核中的 ida（ID 分配器）是用于高效分配和释放唯一非负整数 ID 的轻量级工具，适用于只需 ID 标识而无需关联对象的场景。以下是其详细用法指南：
一、核心概念
ida 专注于ID 本身的管理（分配、释放、检查），不存储与 ID 关联的指针（区别于 idr），适合需要唯一 ID 但无需映射对象的场景（如文件描述符、设备子编号等）。
二、使用步骤
1. 头文件与数据结构
需包含头文件 <linux/ida.h>，核心结构体为 struct ida：
#include <linux/ida.h>struct ida my_ida; // 定义一个 ida 实例2. 初始化与销毁
- 初始化：使用
ida_init()初始化ida结构（必须在使用前调用）。 - 销毁：使用
ida_destroy()释放资源（需确保所有 ID 已释放）。
// 初始化
ida_init(&my_ida);// 销毁（通常在模块退出时）
ida_destroy(&my_ida);3. ID 分配
ida 提供多种分配方式，满足不同场景需求：
| 函数 | 功能描述 | 示例 |
|---|---|---|
ida_alloc(ida, gfp) | 分配最小可用 ID（从 0 开始） | ida_alloc(&my_ida, GFP_KERNEL); |
ida_alloc_min(ida, min_id, gfp) | 分配 ≥ min_id 的最小可用 ID | ida_alloc_min(&my_ida, 100, GFP_ATOMIC);（从 100 开始） |
ida_alloc_range(ida, min, max, gfp) | 从 [min, max] 范围分配可用 ID | ida_alloc_range(&my_ida, 50, 200, GFP_KERNEL); |
4. ID 释放
使用 ida_free() 释放已分配的 ID，使其可被再次分配：
void ida_free(struct ida *ida, unsigned int id);5. 检查 ID 状态
使用 ida_is_alloced() 检查指定 ID 是否已被分配：
bool ida_is_alloced(struct ida *ida, unsigned int id);- 返回值：
true表示已分配，false表示可用。
三、并发安全处理
ida 操作不保证线程安全，多线程 / 中断上下文访问时需通过自旋锁保护：
#include <linux/spinlock.h>static DEFINE_SPINLOCK(ida_lock); // 定义自旋锁// 分配 ID（带锁）
int alloc_id_safe() {int id;unsigned long flags;spin_lock_irqsave(&ida_lock, flags); // 加锁（禁止中断）id = ida_alloc_min(&my_ida, 100, GFP_ATOMIC); // 用 GFP_ATOMIC 避免睡眠spin_unlock_irqrestore(&ida_lock, flags); // 解锁return id;
}// 释放 ID（带锁）
void free_id_safe(int id) {unsigned long flags;spin_lock_irqsave(&ida_lock, flags);ida_free(&my_ida, id);spin_unlock_irqrestore(&ida_lock, flags);
}四、完整示例（模块中使用）
#include <linux/module.h>
#include <linux/ida.h>
#include <linux/spinlock.h>static struct ida my_ida;
static DEFINE_SPINLOCK(ida_lock);static int __init ida_demo_init(void) {int id1, id2;bool is_alloced;// 初始化 IDAida_init(&my_ida);// 分配 IDspin_lock_irq(&ida_lock);id1 = ida_alloc_min(&my_ida, 100, GFP_ATOMIC);id2 = ida_alloc_range(&my_ida, 100, 200, GFP_ATOMIC);spin_unlock_irq(&ida_lock);printk("Allocated IDs: %d, %d\n", id1, id2);// 检查 ID 状态spin_lock_irq(&ida_lock);is_alloced = ida_is_alloced(&my_ida, id1);spin_unlock_irq(&ida_lock);printk("ID %d is %s\n", id1, is_alloced ? "allocated" : "free");return 0;
}static void __exit ida_demo_exit(void) {// 释放 ID（假设 id1、id2 已保存）spin_lock_irq(&ida_lock);ida_free(&my_ida, id1);ida_free(&my_ida, id2);spin_unlock_irq(&ida_lock);// 销毁 IDAida_destroy(&my_ida);printk("IDA demo exited\n");
}module_init(ida_demo_init);
module_exit(ida_demo_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");