當前位置：首頁 > 运维知识 > linux >内容正文

linux

Linux 内核通知链和例程代码

發布時間：2023/12/20 linux 24 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Linux 内核通知链和例程代码小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

概念

大多數內核子系統都是相互獨立的，因此某個子系統可能對其它子系統產生的事件感興趣。為了滿足這個需求，也即是讓某個子系統在發生某個事件時通知其它的子系統，Linux內核提供了通知鏈的機制。通知鏈表只能夠在內核的子系統之間使用，而不能夠在內核與用戶空間之間進行事件的通知。通知鏈表是一個函數鏈表，鏈表上的每一個節點都注冊了一個函數。當某個事情發生時，鏈表上所有節點對應的函數就會被執行。所以對于通知鏈表來說有一個通知方與一個接收方。在通知這個事件時所運行的函數由被通知方決定，實際上也即是被通知方注冊了某個函數，在發生某個事件時這些函數就得到執行。其實和系統調用signal的思想差不多。

代碼位置

include/linux/notifier.h kernel/notifier.c 代碼不超過 1000 行，但是也是因為代碼少，才顯現出大神的厲害之處。

數據結構

Linux 內核通知鏈的操刀大神是 Alan Cox，這個大神也是Linux 協議棧頭部的大boss，我猜測當時主要是用來做網絡方面的通知需要，比如網絡IP發生變化需要通知到其他的子系統等等。像類似的usb插拔等也是用到Linux 內核通知鏈的。

也就是，你想關心我，就提前給我注冊回調函數，我發生情況后，我就告訴你，這就好像你小時候出去玩，出去的時候跟你老媽說，媽媽媽媽，煮好飯的時候要記得叫我哈，你媽煮好飯后就在大門口叫，仔啊，快回家吃飯了。

通知鏈有四種類型：原子通知鏈（ Atomic notifier chains ）：通知鏈元素的回調函數（當事件發生時要執行的函數）只能在中斷上下文中運行，不允許阻塞。

對應的鏈表頭結構：

struct atomic_notifier_head { spinlock_t lock; struct notifier_block *head; };

可阻塞通知鏈（ Blocking notifier chains ）：通知鏈元素的回調函數在進程上下文中運行，允許阻塞。

對應的鏈表頭：

struct blocking_notifier_head { struct rw_semaphore rwsem; struct notifier_block *head; };

原始通知鏈（ Raw notifier chains ）：對通知鏈元素的回調函數沒有任何限制，所有鎖和保護機制都由調用者維護。

對應的鏈表頭：

struct raw_notifier_head { struct notifier_block *head; };

SRCU 通知鏈（ SRCU notifier chains ）：可阻塞通知鏈的一種變體。

對應的鏈表頭：

struct srcu_notifier_head { struct mutex mutex; struct srcu_struct srcu; struct notifier_block *head; };

通知鏈的核心結構：

struct notifier_block { int (*notifier_call)(struct notifier_block *, unsigned long, void *); struct notifier_block *next; int priority; };

其中notifier_call是通知鏈要執行的函數指針，next用來連接其它的通知結構，priority是這個通知的優先級，同一條鏈上的notifier_block{}是按優先級排列的。內核代碼中一般把通知鏈命名為xxx_chain, xxx_nofitier_chain這種形式的變量名。

簡單的使用說明

通知鏈的事件和注冊通知鏈的回調是對應的，當對應的事件產生了，發送者就觸發注冊通知鏈的回調函數執行。

運作機制

通知鏈的運作機制包括兩個角色：

?被通知者：?對某一事件感興趣一方。定義了當事件發生時，相應的處理函數，即回調函數。但需要事先將其注冊到通知鏈中（被通知者注冊的動作就是在通知鏈中增加一項）。?通知者：?事件的通知者。當檢測到某事件，或者本身產生事件時，通知所有對該事件感興趣的一方事件發生。他定義了一個通知鏈，其中保存了每一個被通知者對事件的處理函數（回調函數）。通知這個過程實際上就是遍歷通知鏈中的每一項，然后調用相應的事件處理函數。

包括以下過程：

?通知者定義通知鏈。?被通知者向通知鏈中注冊回調函數。?當事件發生時，通知者發出通知（執行通知鏈中所有元素的回調函數）。

被通知者調用 notifier_chain_register 函數注冊回調函數，該函數按照優先級將回調函數加入到通知鏈中：

static int notifier_chain_register(struct notifier_block **nl, struct notifier_block *n) { while ((*nl) != NULL) { if (n->priority > (*nl)->priority) break; nl = &((*nl)->next); } n->next = *nl; rcu_assign_pointer(*nl, n); return 0; }

注銷回調函數則使用 notifier_chain_unregister 函數，即將回調函數從通知鏈中刪除：

static int notifier_chain_unregister(struct notifier_block **nl, struct notifier_block *n) { while ((*nl) != NULL) { if ((*nl) == n) { rcu_assign_pointer(*nl, n->next); return 0; } nl = &((*nl)->next); } return -ENOENT; }

通知者調用 notifier_call_chain 函數通知事件的到達，這個函數會遍歷通知鏈中所有的元素，然后依次調用每一個的回調函數（即完成通知動作）：

static int __kprobes notifier_call_chain(struct notifier_block **nl, unsigned long val, void *v, int nr_to_call, int *nr_calls) { int ret = NOTIFY_DONE; struct notifier_block *nb, *next_nb; nb = rcu_dereference(*nl); while (nb && nr_to_call) { next_nb = rcu_dereference(nb->next); #ifdef CONFIG_DEBUG_NOTIFIERS if (unlikely(!func_ptr_is_kernel_text(nb->notifier_call))) { WARN(1, "Invalid notifier called!"); nb = next_nb; continue; } #endif ret = nb->notifier_call(nb, val, v); if (nr_calls) (*nr_calls)++; if ((ret & NOTIFY_STOP_MASK) == NOTIFY_STOP_MASK) break; nb = next_nb; nr_to_call--; } return ret; }

參數nl是通知鏈的頭部，val表示事件類型，v用來指向通知鏈上的函數執行時需要用到的參數，一般不同的通知鏈，參數類型也不一樣，例如當通知一個網卡被注冊時，v就指向net_device結構，nr_to_call表示準備最多通知幾個，-1表示整條鏈都通知，nr_calls非空的話，返回通知了多少個。

每個被執行的notifier_block回調函數的返回值可能取值為以下幾個：

?NOTIFY_DONE：表示對相關的事件類型不關心。?NOTIFY_OK：順利執行。?NOTIFY_BAD：執行有錯。?NOTIFY_STOP：停止執行后面的回調函數。?NOTIFY_STOP_MASK：停止執行的掩碼。Notifier_call_chain()把最后一個被調用的回調函數的返回值作為它的返回值。

舉例應用

在這里，寫了一個簡單的通知鏈表的代碼。實際上，整個通知鏈的編寫也就兩個過程：

首先是定義自己的通知鏈的頭節點，并將要執行的函數注冊到自己的通知鏈中。其次則是由另外的子系統來通知這個鏈，讓其上面注冊的函數運行。這里將第一個過程分成了兩步來寫，第一步是定義了頭節點和一些自定義的注冊函數（針對該頭節點的），第二步則是使用自定義的注冊函數注冊了一些通知鏈節點。分別在代碼buildchain.c與regchain.c中。發送通知信息的代碼為notify.c。

代碼1 buildchain.c。它的作用是自定義一個通知鏈表test_chain，然后再自定義兩個函數分別向這個通知鏈中加入或刪除節點，最后再定義一個函數通知這個test_chain鏈：

#include <asm/uaccess.h> #include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/sched.h> #include <linux/notifier.h> #include <linux/init.h> #include <linux/types.h> #include <linux/module.h> MODULE_LICENSE("GPL"); /* * 定義自己的通知鏈頭結點以及注冊和卸載通知鏈的外包函數 */ /* * RAW_NOTIFIER_HEAD是定義一個通知鏈的頭部結點， * 通過這個頭部結點可以找到這個鏈中的其它所有的notifier_block */ static RAW_NOTIFIER_HEAD(test_chain); /* * 自定義的注冊函數，將notifier_block節點加到剛剛定義的test_chain這個鏈表中來 * raw_notifier_chain_register會調用notifier_chain_register */ int register_test_notifier(struct notifier_block *nb) { return raw_notifier_chain_register(&test_chain, nb); } EXPORT_SYMBOL(register_test_notifier); int unregister_test_notifier(struct notifier_block *nb) { return raw_notifier_chain_unregister(&test_chain, nb); } EXPORT_SYMBOL(unregister_test_notifier); /* * 自定義的通知鏈表的函數，即通知test_chain指向的鏈表中的所有節點執行相應的函數 */ int test_notifier_call_chain(unsigned long val, void *v) { return raw_notifier_call_chain(&test_chain, val, v); } EXPORT_SYMBOL(test_notifier_call_chain); /* * init and exit */ static int __init init_notifier(void) { printk("init_notifier\n"); return 0; } static void __exit exit_notifier(void) { printk("exit_notifier\n"); } module_init(init_notifier); module_exit(exit_notifier);

代碼2 regchain.c。該代碼的作用是將test_notifier1 test_notifier2 test_notifier3這三個節點加到之前定義的test_chain這個通知鏈表上，同時每個節點都注冊了一個函數：

#include <asm/uaccess.h> #include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/sched.h> #include <linux/notifier.h> #include <linux/init.h> #include <linux/types.h> #include <linux/module.h> MODULE_LICENSE("GPL"); /* * 注冊通知鏈 */ extern int register_test_notifier(struct notifier_block*); extern int unregister_test_notifier(struct notifier_block*); static int test_event1(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr) { printk("In Event 1: Event Number is %d\n", event); return 0; } static int test_event2(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr) { printk("In Event 2: Event Number is %d\n", event); return 0; } static int test_event3(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr) { printk("In Event 3: Event Number is %d\n", event); return 0; } /* * 事件1，該節點執行的函數為test_event1 */ static struct notifier_block test_notifier1 = { .notifier_call = test_event1, }; /* * 事件2，該節點執行的函數為test_event1 */ static struct notifier_block test_notifier2 = { .notifier_call = test_event2, }; /* * 事件3，該節點執行的函數為test_event1 */ static struct notifier_block test_notifier3 = { .notifier_call = test_event3, }; /* * 對這些事件進行注冊 */ static int __init reg_notifier(void) { int err; printk("Begin to register:\n"); err = register_test_notifier(&test_notifier1); if (err) { printk("register test_notifier1 error\n"); return -1; } printk("register test_notifier1 completed\n"); err = register_test_notifier(&test_notifier2); if (err) { printk("register test_notifier2 error\n"); return -1; } printk("register test_notifier2 completed\n"); err = register_test_notifier(&test_notifier3); if (err) { printk("register test_notifier3 error\n"); return -1; } printk("register test_notifier3 completed\n"); return err; } /* * 卸載剛剛注冊了的通知鏈 */ static void __exit unreg_notifier(void) { printk("Begin to unregister\n"); unregister_test_notifier(&test_notifier1); unregister_test_notifier(&test_notifier2); unregister_test_notifier(&test_notifier3); printk("Unregister finished\n"); } module_init(reg_notifier); module_exit(unreg_notifier);

代碼3 notify.c。該代碼的作用就是向test_chain通知鏈中發送消息，讓鏈中的函數運行：

Makefile文件：

ifneq ($(KERNELRELEASE),) EXTRA_CFLAGS = -Wall -g obj-m := buildchain.o regchain.o notify.o else PWD := $(shell pwd) KVER := $(shell uname -r) KDIR := /lib/modules/$(KVER)/build all: $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions endif

執行結果：

掃碼或長按關注

回復「?加群?」進入技術群聊

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 内核通知链和例程代码的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。

上一篇：深圳数据分析认证（CPDA）含金量怎么样
下一篇：波士顿房价数据集