制作招商加盟网站,深圳网站seo,wordpress 表单提交,wordpress 评论界面文章目录 1、通知链简介2、通知链的类型3、原理分析和API#xff08;1#xff09;注销通知器#xff08;2#xff09;注销通知器#xff08;3#xff09;通知链的通知 4、实例代码#xff08;1#xff09;定义一个通知链#xff08;2#xff09;实现观察者模块#… 文章目录 1、通知链简介2、通知链的类型3、原理分析和API1注销通知器2注销通知器3通知链的通知 4、实例代码1定义一个通知链2实现观察者模块3事件发生模块4输出结果 内核源码中相关文件 /kernel/notifier.c/include/linux/notifier.h 1、通知链简介 文本基于内核源码4.19.4描述构成通知链的具体数据结构和API接口同时描述四种通知链的具体应用场景并对API接口进行简要分析。 在Linux内核中struct notifier_block 是一种数据结构用于实现观察者模式。它允许内核的不同部分将自己注册为监听器观察者以侦听特定事件。当这些事件发生时内核会通知所有注册的notifier block它们可以对事件做出适当的响应。
struct notifier_block 在Linux内核头文件 include/linux/notifier.h 中定义并具有以下结构
struct notifier_block {int (*notifier_call)(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *data);struct notifier_block *next;int priority;
};notifier_call这个字段指向在通知事件发生时将被调用的回调函数。回调函数的函数签名定义为 int (*notifier_call)(struct notifier_block *nb, unsigned long action, void *data)。nb 参数是指向 notifier block 本身的指针action 包含通知类型而 data 则是指向与事件相关的附加数据的指针。 next这个字段是指向链中下一个 notifier block 的指针。Linux内核维护一个已注册的 notifier block 的链表该字段使得可以遍历整个链表。 priority这个字段决定了该 notifier block 相对于其他已注册 notifier block 的优先级。当多个块为同一事件注册时内核按照优先级降序通知它们。具有较高优先级值的 notifier block 将在具有较低优先级值的之前收到通知。
要使用 struct notifier_block内核模块可以使用Linux内核提供的函数进行注册例如register_inotifier() 或 register_netdevice_notifier()具体取决于特定的事件类别。
一些常见的利用 struct notifier_block 的事件包括
文件系统事件如文件创建、删除和修改。网络设备事件如接口的启用或禁用。内存管理事件如页面分配和释放。
通过使用 struct notifier_block内核开发人员可以更好地设计模块化和可扩展的系统让不同的组件以解耦的方式对事件做出响应。这种模式有助于更好地组织代码并且在不影响现有代码的情况下更容易添加新功能到内核中。
整个结构如下图所示
2、通知链的类型
在linux内核中定义了四种类型的通知链。
1原子Atomic通知链
定义如下
原子通知链在内核中广泛应用特别是在一些基本的通知机制中。这种通知链的处理是原子的意味着在处理链上的通知时不会被中断或其他并发操作干扰。原子通知链的应用场景包括进程退出通知、进程停止通知、以及内核调试和跟踪事件通知等。
2阻塞Block通知链
定义如下
阻塞通知链用于一些需要等待通知链中所有处理器完成后才能继续执行的场景。当某个处理器在链上发起通知后阻塞通知链将等待所有处理器都完成其任务后才返回。阻塞通知链的应用场景包括内核模块的初始化其中一个模块可能需要等待其他模块完成初始化后才能继续执行。
3原始RAW通知链
定义如下
原始通知链是一种特殊类型的通知链它没有任何同步机制。这意味着在处理通知链时不进行任何锁定或同步操作这可能会导致并发问题。原始通知链主要用于一些低层的底层通知机制通常需要使用者自己确保线程安全性。原始通知链的应用场景相对较少可能只在一些特定的高性能场景中使用。
4SRCU通知链
定义如下
SRCU通知链是通过Linux内核中的SRCUSynchronize RCUs机制来实现的。SRCU通知链提供了更高级的同步机制以确保在删除或释放通知处理器时不会出现竞态条件。这允许在通知链上安全地添加和删除处理器。SRCU通知链的应用场景包括网络设备事件通知其中多个处理器可能对事件做出响应并且需要在处理器安全删除时保持同步。
3、原理分析和API
1注销通知器
在使用通知链之前需要创建对应类型的通知链并使用注册进行注册从源码角度每种类型的通知链都一一对应着一个注册函数 原子通知链注册函数int atomic_notifier_chain_register(struct atomic_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb)。 阻塞通知链注册函数int atomic_notifier_chain_register(struct blocking_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb)。 原始通知链注册函数int atomic_notifier_chain_register(struct raw_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb)。 srcu通知链注册函数int atomic_notifier_chain_register(struct srcu_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb)。
上述四种类型的注册函数本质上是调用notifier_chain_register()函数实现核心功能该函数实现如下
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;
}上述代码是一个根据优先级进行循环遍历的操作如果n的优先级比*nl的优先级高那么循环结束接着就将n插入到*nl的前面。形成通知链。
2注销通知器
有注册函数则对应着注销函数四种通知链的注销函数是
原子通知链注销函数int atomic_notifier_chain_unregister(struct atomic_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb);阻塞通知链注销函数int blocking_notifier_chain_unregister(struct blocking_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb);原始通知链注销函数int raw_notifier_chain_unregister(struct raw_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb);srcu通知链注销函数int srcu_notifier_chain_unregister(struct srcu_notifier_head *nh,struct notifier_block *nb);
上述四种类型的注册函数本质上是调用notifier_chain_unregister()函数实现核心功能该函数实现如下
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;
}循环判断找到了要注销的然后执行注销将其从链表中移除。
3通知链的通知
通常通知链的注册是由各个模块在内核初始化阶段进行的。当特定事件发生时内核会调用相应的notifier_call_chain()函数以通知所有注册的模块或组件。这样不同的模块可以根据事件类型和参数进行自定义处理而无需显式地知道其他模块的存在。
四种通知链分别对应不同的函数
原子通知链通知函数int atomic_notifier_call_chain(struct atomic_notifier_head *nh,unsigned long val, void *v);阻塞通知链通知函数int blocking_notifier_call_chain(struct blocking_notifier_head *nh,unsigned long val, void *v);原始通知链通知函数int raw_notifier_call_chain(struct raw_notifier_head *nh, unsigned long val, void *v);srcu通知链通知函数int srcu_notifier_call_chain(struct srcu_notifier_head *nh, unsigned long val, void *v);
上述四个函数最后都会调用notifier_call_chain()实现核心功能该函数实现如下
static int 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_raw(*nl);while (nb nr_to_call) {next_nb rcu_dereference_raw(nb-next);#ifdef CONFIG_DEBUG_NOTIFIERSif (unlikely(!func_ptr_is_kernel_text(nb-notifier_call))) {WARN(1, Invalid notifier called!);nb next_nb;continue;}
#endifret 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;
}nl指向通知链头的指针。这是一个指向指针的指针指向通知链的头节点。val事件类型。链本身标识的一组事件val明确标识一种事件类型v一个指针指向携带更多事件相关信息的数据结构。nr_to_call记录发送的通知数量。如果不需要这个字段的值可以是NULLnr_calls通知程序调用链返回最后一个被调用的通知程序函数返回的值。
在notifier_chain_unregister()的while循环结构中会调用
ret nb-notifier_call(nb, val, v);依次执行注册到该通知链中的所有函数。
4、实例代码
本小节通过原子通知链给出实例代码原子通知链可用于实现观察者模式的通信机制。
1定义一个通知链
#include linux/notifier.h
#include linux/module.h
#include linux/init.h
#include linux/kernel.h /* printk() *///定义原子通知链
static ATOMIC_NOTIFIER_HEAD(my_notifier_list);//通知事件
static int call_notifiers(unsigned long val, void *v)
{return atomic_notifier_call_chain(my_notifier_list, val, v);}
EXPORT_SYMBOL(call_notifiers);//向通知链注册通知block
static int register_notifier(struct notifier_block *nb)
{int err;err atomic_notifier_chain_register(my_notifier_list, nb);if(err)return err;
}
EXPORT_SYMBOL(register_notifier);//从通知链中注销通知block
static int unregister_notifier(struct notifier_block *nb)
{int err;err atomic_notifier_chain_unregister(my_notifier_list, nb);if(err)return err;
}
EXPORT_SYMBOL(unregister_notifier);static int __init myNotifier_init(void)
{printk(myNotifier init finish\n);return 0;
}static void __exit myNotifier_exit(void)
{printk(myNotifier exit finish\n);
}module_init(myNotifier_init);
module_exit(myNotifier_exit);MODULE_LICENSE(GPL);
MODULE_AUTHOR(iriczhao);2实现观察者模块
/*** 模块1用于创建通知block并注册
*/
#include linux/init.h
#include linux/module.h
#include linux/notifier.hextern int register_notifier(struct notifier_block *nb);
extern int unregister_notifier(struct notifier_block *nb);static int notifier_one_call_fn(struct notifier_block *nb,unsigned long action, void *data)
{printk(this is notifier_one_call_fn\n);printk(recv action %d data %p\n,action,data);return 0;
}static int notifier_two_call_fn(struct notifier_block *nb,unsigned long action, void *data)
{printk(this is notifier_two_call_fn\n);return 0;
}/* define a notifier_block */
static struct notifier_block notifier_one {.notifier_call notifier_one_call_fn,
};static struct notifier_block notifier_two {.notifier_call notifier_two_call_fn,
};static int __init module_1_init(void)
{register_notifier(notifier_two);register_notifier(notifier_one);return 0;
}static void __exit module_1_exit(void)
{unregister_notifier(notifier_two);unregister_notifier(notifier_one);
}module_init(module_1_init);
module_exit(module_1_exit);//定义模块相关信息
MODULE_AUTHOR(iriczhao);
MODULE_LICENSE(GPL);3事件发生模块
/** 事件通知模块
*/
#include linux/init.h
#include linux/module.h
#include linux/notifier.h
#include linux/kernel.hextern int call_notifiers(unsigned long val, void *v);static int event_module_init(void)
{printk(Event module initialized\n);unsigned long event 123;void *data (void *)0xDEADBEEF;call_notifiers(event, data);return 0;
}static void event_module_exit(void)
{printk(Event module exiting\n);
}module_init(event_module_init);
module_exit(event_module_exit);//定义模块相关信息
MODULE_AUTHOR(iriczhao);
MODULE_LICENSE(GPL);4输出结果
将上述三份代码以模块方式构建并加载进内核首先加载自定义的通知链my_notifier_list接着加载module_1.ko注册两个事件订阅者最后加载module_2.ko通知事件并向module_1发送两个参数action和data并通过module_1打印出来。输出结果如下
