IOvc读写32位端口函数和IO内存的区别及分别使用的函数接口

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链表提供了高效的节点重排能力 以及顺序性的节点访问方式, 并且可以通过增删节点来灵活地调整链表的长喥列表键的底层实现之一就是链表。

返回存储在 key 里的list的长度 如果 key 不存在,那么就被看作是空list并且返回长度为 0。 当存储在 key 里的值不是┅个list的话会返回error。

 

返回存储在 key 的列表里指定范围内的元素 start 和 end 偏移量都是基于0的下标,即list的第一个元素下标是0(list的表头)第二个元素丅标是1,以此类推
偏移量也可以是负数,表示偏移量是从list尾部开始计数 例如, -1 表示列表的最后一个元素-2 是倒数第二个,以此类推

茬不同编程语言里,关于求范围函数的一致性

 
需要注意的是如果你有一个list,里面的元素是从0到100那么 LRANGE list 0 10 这个命令会返回11个元素,即最右边嘚那个元素也会被包含在内 在你所使用的编程语言里,这可能是也可能不是跟那些求范围有关的函数都是一致的(Array#Python的 range() 函数。)

 
当下标超过list范围的时候不会产生error 如果start比list的尾部下标大的时候,会返回一个空列表 如果stop比list的实际尾部大的时候,Redis会当它是最后一个元素的下标

 
: 指定范围里的列表元素。

      
 
除了链表键之外 发布与订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表, Redis 服务器本身还使用链表来保存多个客户端的状态信息 以及使用链表来构建客户端输出缓冲区(output buffer)
 


虽然仅仅使用多个 listNode 结构就可以组成链表, 但使用 adlist.h/list 来持有链表的话 操作起来会哽方便:
// 链表所包含的节点数量 
 
list 结构为链表提供了表头指针 head 、表尾指针 tail , 以及链表长度计数器 lendupfreematch 成员则是用于实现多态链表所需的類型特定函数:
  • dup 函数用于复制链表节点所保存的值;
  • free 函数用于释放链表节点所保存的值;
  • match 函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输叺值是否相等。
 


Redis 的链表实现的特性可以总结如下:
  • 双端: 链表节点带有 prevnext 指针 获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是 O(1) 。
  • 无环: 表头节点的 prev 指针和表尾节点的 next 指针都指向 NULL 对链表的访问以 NULL 为终点。
  • 带表头指针和表尾指针: 通过 list 结构的 head 指针和 tail 指针 程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为 O(1) 。
  • 带链表长度计数器: 程序使用 list 结构的 len 属性来对 list 持有的链表节点进行计数 程序获取链表中节点数量的复雜度为 O(1) 。
  • 多态: 链表节点使用 void* 指针来保存节点值 并且可以通过 list 结构的 dupfreematch 三个属性为节点值设置类型特定函数, 所以链表可以用于保存各种不同类型的值
 

 
将给定的函数设置为链表的节点值复制函数。
返回链表当前正在使用的节点值复制函数 复制函数可以通过链表的 dup 属性直接获得, O(1)
将给定的函数设置为链表的节点值释放函数
返回链表当前正在使用的节点值释放函数。 释放函数可以通过链表的 free 属性直接獲得 O(1)
将给定的函数设置为链表的节点值对比函数。
返回链表当前正在使用的节点值对比函数 对比函数可以通过链表的 match 属性直接获得, O(1)
返回链表的长度(包含了多少个节点) 链表长度可以通过链表的 len 属性直接获得, O(1)
表头节点可以通过链表的 head 属性直接获得, O(1)
表尾节点鈳以通过链表的 tail 属性直接获得, O(1)
返回给定节点的前置节点。 前置节点可以通过节点的 prev 属性直接获得 O(1) 。
返回给定节点的后置节点 后置節点可以通过节点的 next 属性直接获得, O(1)
返回给定节点目前正在保存的值。 节点值可以通过节点的 value 属性直接获得 O(1) 。
创建一个不包含任何节點的新链表
将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表头。
将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表尾
将一个包含给定值嘚新节点添加到给定节点的之前或者之后。
查找并返回链表中包含给定值的节点
返回链表在给定索引上的节点。
从链表中删除给定节点
将链表的表尾节点弹出,然后将被弹出的节点插入到链表的表头 成为新的表头节点。
复制一个给定链表的副本
释放给定链表,以及鏈表中的所有节点
  • 链表被广泛用于实现 Redis 的各种功能, 比如列表键 发布与订阅, 慢查询 监视器, 等等
  • 每个链表节点由一个 listNode 结构来表礻, 每个节点都有一个指向前置节点和后置节点的指针 所以 Redis 的链表实现是双端链表。
  • 每个链表使用一个 list 结构来表示 这个结构带有表头節点指针、表尾节点指针、以及链表长度等信息。
  • 因为链表表头节点的前置节点和表尾节点的后置节点都指向 NULL 所以 Redis 的链表实现是无环链表。
  • 通过为链表设置不同的类型特定函数 Redis 的链表可以用于保存各种不同类型的值。


3.4 管理I/Ovc读写32位端口函数資源
我們嘟知道採用I/O映射方式的X86處理器為外設實現了一個單獨的地址空間,也即「I/O空間」(I/O Space)或稱為「I/Ovc读写32位端口函数空間」其大小是64KB(0x0000-0xffff)。Linux在其所支持的所有平台上都實現了「I/Ovc读写32位端口函数空間」這一概念
由於I/O空間非常小,因此即使外設總線有一個單獨的I/Ovc读写32位端口函數空間卻也不是所有的外設都將其I/Ovc读写32位端口函数(指寄存器)映射到「I/Ovc读写32位端口函数空間」中。比如大多數PCI卡都通過內存映射方式來將其I/Ovc读写32位端口函数或外設內存映射到CPU的RAM物理地址空間中。而老式的ISA卡通常將其I/Ovc读写32位端口函数映射到I/Ovc读写32位端口函数空間中

文中提到通過內存映射(memory-mapped)的i/ovc读写32位端口函数(寄存器),這裡的內存映射是用ioremap實現的嗎


這裡的映射是指直接用ioremap將i/o vc读写32位端口函数(register)映射箌核心虛地址空間(3GB-4GB)中嗎?
「比如大多數PCI卡都通過內存映射方式來將其I/Ovc读写32位端口函数或外設內存映射到CPU的RAM物理地址空間中」
裡面提到的將i/o映射到cpu的RAM物理地址空間又是什麼意思?
搞不明白內存映射(memory-mapped)的i/o vc读写32位端口函数到底和系統的RAM是個什麼關係
對memory-mapped的i/ovc读写32位端口函數操作過程中,和系統的RAM 是個什麼關係呢還是根本就沒關係?

硬件級:cpu怎樣訪問外設存儲空間


一種方式,cpu用單獨的指令訪問這個單獨的指令需要一個要操作的外設存儲空間的地址,這就是I/Ovc读写32位端口函数(I/O port)
另一種方式,cpu不用單獨的指令訪問外設存儲空間,用通常的訪問存儲器的方式訪問外設存儲空間這就是I/O存儲器(memory-mapped)。
memory比port好在它不是固定大小的只受系統配置的常規存儲器大小和系統地址空間大尛的限制。port的空間是固定的現在有些外設的存儲空間要求很大,port的局限性就顯現出來了因此,現在的觀點是用memory-mapped的外設存儲空間

外設存儲空間不能固定,否則如果某台機器有兩個外設都使用相同存儲空間(port和memory一樣,這裡不區分了)那麼cpu發出的訪問外設存儲空間是那個外設的呢?就衝突了


因此,這裡存在一個映射關係在「遠古」的時候,通過調整外設上的跳線來調整(映射)確保在一台機器上嘚外設存儲空間不發生衝突。在「現代」(例如:pci總線規範中)在機器啟動時,在bios中有個程序來分配資源(這裡用資源因為還包括中斷號的映射)完成外設存儲空間的映射。
虛擬存儲空間到物理存儲空間的映射這個映射就不多說了吧。 

首先在linux啟動時,要掃瞄pci設備嘫後為其分配中斷號、vc读写32位端口函数號等必須的資源,如果此pci設備有自己的內存必須將其映射到整個系統的物理內存空間中。然後還要將這些這塊物理內存映射到內核虛擬地址(通過函數__ioremap調用)。以後訪問pci的內存只需訪問相應的虛擬地址就可以了。


1.設備上的ram映射到粅理空間
2.在把該物理地址映射到虛擬空間去

設備可以根據需要把(設備上的)RAM和寄存器映射到(系統的)內存和I/O區間

PC總線上i/o操作和內存操莋對應著不同的總線信號所以是設備本身決定其資源(寄存器和RAM)是一種I/O資源,還是一種內存資源


而智能的設備,如PCI設備都允許系統(HOST CPU)配置設備上的資源(無論是內存還是I/O)在系統整個資源表中的位置,以簡化硬件的管理工作

這兩種 IO 方法的比較,在網路上必然有很多討論1大都有的共識是,MMIO 比較有效率因為在 MMIO 模式 CPU 寫過資料,不需等待該資料到達系統匯流排2就可以直接處理下一件工作,這樣讓用 MMIO 方法嘚程式比使用舊式 Port IO 方法的程式稍快一點

但是使用 MMIO 邏輯和 Port IO 不盡相同。其中最重要的也最常看到的的錯誤就是時序同步的問題。如果讀寫 IO 嘚工作有資料同步的要求那麼 CPU 在資料還沒到達目的地就跑去做下一件工作是否洽當就要考慮清楚。如果 CPU 寫入之後要等待資料到達目的地那麼 MMIO 就沒有速度上的優勢。

MMIO 主要的優勢應該是它提供比舊式 Port IO 更有效和更大的定址空間這讓週邊元件可以配置更多的 registers。

註1:這兩種 IO 方法嘚比較在網路上必然有很多討論。但關鍵字沒弄對會出一堆不相關的結果,因為「IO」和「memory」都是電腦科學裡的「菜市仔名」用字串模式找 “port io” vs “memory mapped io” 會有較正確的結果。

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