Linux内核基础--事件通知链(notifier chain)【转】

转自:http://blog.csdn.net/wuhzossibility/article/details/8079025

内核通知链

1.1. 概述

Linux内核中各个子系统相互依赖,当其中某个子系统状态发生改变时,就必须使用一定的机制告知使用其服务的其他子系统,以便其他子系统采取相应的措施。为满足这样的需求,内核实现了事件通知链机制(notificationchain)。

通知链只能用在各个子系统之间,而不能在内核和用户空间进行事件的通知。组成内核的核心系统代码均位于kernel目录下,通知链表位于kernel/notifier.c中,对应的头文件为include/linux/notifier.h。通知链表机制并不复杂,实现它的代码只有区区几百行。

事件通知链表是一个事件处理函数的列表,每个通知链都与某个或某些事件有关,当特定的事件发生时,就调用相应的事件通知链中的回调函数,进行相应的处理。

图 1  内核通知链

1.2.数据结构

如图 1中所示,Linux的网络子系统一共有3个通知链:表示ipv4地址发生变化时的inetaddr_chain;表示ipv6地址发生变化的inet6addr_chain;还有表示设备注册、状态变化的netdev_chain。

在这些链中都是一个个notifier_block结构:

[cpp] view plain copy

  1. struct notifier_block {
  2. int (*notifier_call)(struct notifier_block *, unsigned long, void *);
  3. struct notifier_block *next;
  4. int priority;
  5. };

其中,

1.     notifier_call:当相应事件发生时应该调用的函数,由被通知方提供,如other_subsys_1;

2.     notifier_block *next:用于链接成链表的指针;

3.     priority:回调函数的优先级,一般默认为0。

内核代码中一般把通知链命名为xxx_chain, xxx_nofitier_chain这种形式的变量名。围绕核心数据结构notifier_block,内核定义了四种通知链类型:

1.  原子通知链( Atomic notifier chains ):通知链元素的回调函数(当事件发生时要执行的函数)在中断或原子操作上下文中运行,不允许阻塞。对应的链表头结构:

[cpp] view plain copy

  1. struct atomic_notifier_head {
  2. spinlock_t  lock;
  3. struct  notifier_block *head;
  4. };

2.  可阻塞通知链( Blocking notifier chains ):通知链元素的回调函数在进程上下文中运行,允许阻塞。对应的链表头:

[cpp] view plain copy

  1. struct  blocking_notifier_head {
  2. struct  rw_semaphore  rwsem;
  3. struct  notifier_block   *head;
  4. };

3.     原始通知链( Raw notifierchains ):对通知链元素的回调函数没有任何限制,所有锁和保护机制都由调用者维护。对应的链表头:

网络子系统就是该类型,通过以下宏实现head的初始化

[cpp] view plain copy

  1. static RAW_NOTIFIER_HEAD(netdev_chain);
  2. #define RAW_NOTIFIER_INIT(name)     {      \
  3. .head= NULL }
  4. #define RAW_NOTIFIER_HEAD(name)         \      //调用他就好了
  5. struct raw_notifier_head name =         \
  6. RAW_NOTIFIER_INIT(name)
  7. 即:
  8. struct raw_notifier_head netdev_chain = {
  9. .head = NULL;
  10. }

而其回调函数的注册,比如向netdev_chain的注册函数:register_netdevice_notifier。

[cpp] view plain copy

  1. struct  raw_notifier_head {
  2. struct  notifier_block   *head;
  3. };

4.  SRCU 通知链( SRCU notifier chains ):可阻塞通知链的一种变体。对应的链表头:

[cpp] view plain copy

  1. struct  srcu_notifier_head {
  2. struct  mutex mutex;
  3. struct  srcu_struct  srcu;
  4. struct  notifier_block  *head;
  5. };

1.3.  运行机理

被通知一方(other_subsys_x)通过notifier_chain_register向特定的chain注册回调函数,并且一般而言特定的子系统会用特定的notifier_chain_register包装函数来注册,比如路由子系统使用的是网络子系统的:register_netdevice_notifier来注册他的notifier_block。

1.3.1.  向事件通知链注册的步骤

1. 申明struct notifier_block结构

2. 编写notifier_call函数

3. 调用特定的事件通知链的注册函数,将notifier_block注册到通知链中

如果内核组件需要处理够某个事件通知链上发出的事件通知,其就该在初始化时在该通知链上注册回调函数。

1.3.2.  通知子系统有事件发生

inet_subsys是通过notifier_call_chain来通知其他的子系统(other_subsys_x)的。

notifier_call_chain会按照通知链上各成员的优先级顺序执行回调函数(notifier_call_x);回调函数的执行现场在notifier_call_chain进程地址空间;其返回值是NOTIFY_XXX的形式,在include/linux/notifier.h中:

[cpp] view plain copy

  1. #define NOTIFY_DONE            0x0000         /* 对事件视而不见 */
  2. #define NOTIFY_OK          0x0001         /* 事件正确处理 */
  3. #define NOTIFY_STOP_MASK  0x8000         /*由notifier_call_chain检查,看继续调用回调函数,还是停止,_BAD和_STOP中包含该标志 */
  4. #define NOTIFY_BAD        (NOTIFY_STOP_MASK|0x0002)       /*事件处理出错,不再继续调用回调函数 */
  5. /*
  6. *Clean way to return from the notifier and stop further calls.
  7. */
  8. #define NOTIFY_STOP             (NOTIFY_OK|NOTIFY_STOP_MASK)    /*  回调出错,不再继续调用该事件回调函数 */

notifier_call_chain捕获并返回最后一个事件处理函数的返回值;注意:notifier_call_chain可能同时被不同的cpu调用,故而调用者必须保证互斥。

1.3.3.  事件列表

对于网络子系统而言,其事件常以NETDEV_XXX命名;描述了网络设备状态(dev->flags)、传送队列状态(dev->state)、设备注册状态(dev->reg_state),以及设备的硬件功能特性(dev->features):

include/linux/notifier.h中

[cpp] view plain copy

  1. /* netdevice notifier chain */
  2. #define NETDEV_UP  0x0001  /* 激活一个网络设备 */
  3. #define NETDEV_DOWN  0x0002f /* 停止一个网络设备,所有对该设备的引用都应释放 */
  4. #define NETDEV_REBOOT       0x0003       /* 检查到网络设备接口硬件崩溃,硬件重启 */
  5. #define NETDEV_CHANGE       0x0004  /* 网络设备的数据包队列状态发生改变 */
  6. #define NETDEV_REGISTER  0x0005   /*一个网络设备事例注册到系统中,但尚未激活 */
  7. #define NETDEV_UNREGISTER       0x0006       /*网络设备驱动已卸载 */
  8. #define NETDEV_CHANGEMTU      0x0007  /*MTU发生了改变 */
  9. #define NETDEV_CHANGEADDR    0x0008  /*硬件地址发生了改变 */
  10. #define NETDEV_GOING_DOWN   0x0009  /*网络设备即将注销,有dev->close报告,通知相关子系统处理 */
  11. #define NETDEV_CHANGENAME   0x000A  /*网络设备名改变 */
  12. #define NETDEV_FEAT_CHANGE    0x000B  /*feature网络硬件功能改变 */
  13. #define NETDEV_BONDING_FAILOVER 0x000C  /*    */
  14. #define NETDEV_PRE_UP        0x000D  /*    */
  15. #define NETDEV_BONDING_OLDTYPE  0x000E              /*    */
  16. #define NETDEV_BONDING_NEWTYPE  0x000F      /*    */

1.4.  简单一例:

通过上面所述,notifier_chain机制只能在内核个子系统间使用,因此,这里使用3个模块:test_notifier_chain_0、test_notifier_chain_1、test_notifier_chain_2;当 test_notifier_chain_2通过module_init初始化模块时发出事件TESTCHAIN_2_INIT;然后 test_notifier_chain_1作出相应的处理:打印 test_notifier_chain_2正在初始化。

[cpp] view plain copy

  1. /* test_chain_0.c :0. 申明一个通知链;1. 向内核注册通知链;2. 定义事件; 3. 导出符号,因而必需最后退出*/
  2. #include <linux/notifier.h>
  3. #include <linux/module.h>
  4. #include <linux/init.h>
  5. #include <linux/kernel.h> /* printk() */
  6. #include <linux/fs.h> /* everything() */
  7. #define TESTCHAIN_INIT 0x52U
  8. static RAW_NOTIFIER_HEAD(test_chain);
  9. /* define our own notifier_call_chain */
  10. static int call_test_notifiers(unsigned long val, void *v)
  11. {
  12. return raw_notifier_call_chain(&test_chain, val, v);
  13. }
  14. EXPORT_SYMBOL(call_test_notifiers);
  15. /* define our own notifier_chain_register func */
  16. static int register_test_notifier(struct notifier_block *nb)
  17. {
  18. int err;
  19. err = raw_notifier_chain_register(&test_chain, nb);
  20. if(err)
  21. goto out;
  22. out:
  23. return err;
  24. }
  25. EXPORT_SYMBOL(register_test_notifier);
  26. static int __init test_chain_0_init(void)
  27. {
  28. printk(KERN_DEBUG "I‘m in test_chain_0\n");
  29. return 0;
  30. }
  31. static void __exit test_chain_0_exit(void)
  32. {
  33. printk(KERN_DEBUG "Goodbye to test_chain_0\n");
  34. //  call_test_notifiers(TESTCHAIN_EXIT, (int *)NULL);
  35. }
  36. MODULE_LICENSE("GPL v2");
  37. MODULE_AUTHOR("fishOnFly");
  38. module_init(test_chain_0_init);
  39. module_exit(test_chain_0_exit);
  40. /* test_chain_1.c :1. 定义回调函数;2. 定义notifier_block;3. 向chain_0注册notifier_block;*/
  41. #include <linux/notifier.h>
  42. #include <linux/module.h>
  43. #include <linux/init.h>
  44. #include <linux/kernel.h> /* printk() */
  45. #include <linux/fs.h> /* everything() */
  46. extern int register_test_notifier(struct notifier_block *nb);
  47. #define TESTCHAIN_INIT 0x52U
  48. /* realize the notifier_call func */
  49. int test_init_event(struct notifier_block *nb, unsigned long event,
  50. void *v)
  51. {
  52. switch(event){
  53. case TESTCHAIN_INIT:
  54. printk(KERN_DEBUG "I got the chain event: test_chain_2 is on the way of init\n");
  55. break;
  56. default:
  57. break;
  58. }
  59. return NOTIFY_DONE;
  60. }
  61. /* define a notifier_block */
  62. static struct notifier_block test_init_notifier = {
  63. .notifier_call = test_init_event,
  64. };
  65. static int __init test_chain_1_init(void)
  66. {
  67. printk(KERN_DEBUG "I‘m in test_chain_1\n");
  68. register_test_notifier(&test_init_notifier);<span style="white-space:pre">  </span>// 由chain_0提供的设施
  69. return 0;
  70. }
  71. static void __exit test_chain_1_exit(void)
  72. {
  73. printk(KERN_DEBUG "Goodbye to test_clain_l\n");
  74. }
  75. MODULE_LICENSE("GPL");
  76. MODULE_AUTHOR("fishOnFly");
  77. module_init(test_chain_1_init);
  78. module_exit(test_chain_1_exit);
  79. /* test_chain_2.c:发出通知链事件*/
  80. #include <linux/notifier.h>
  81. #include <linux/module.h>
  82. #include <linux/init.h>
  83. #include <linux/kernel.h> /* printk() */
  84. #include <linux/fs.h> /* everything() */
  85. extern int call_test_notifiers(unsigned long val, void *v);
  86. #define TESTCHAIN_INIT 0x52U
  87. static int __init test_chain_2_init(void)
  88. {
  89. printk(KERN_DEBUG "I‘m in test_chain_2\n");
  90. call_test_notifiers(TESTCHAIN_INIT, "no_use");
  91. return 0;
  92. }
  93. static void __exit test_chain_2_exit(void)
  94. {
  95. printk(KERN_DEBUG "Goodbye to test_chain_2\n");
  96. }
  97. MODULE_LICENSE("GPL v2");
  98. MODULE_AUTHOR("fishOnFly");
  99. module_init(test_chain_2_init);
  100. module_exit(test_chain_2_exit);
  101. # Makefile
  102. # Comment/uncomment the following line to disable/enable debugging
  103. # DEBUG = y
  104. # Add your debugging flag (or not) to CFLAGS
  105. ifeq ($(DEBUG),y)
  106. DEBFLAGS = -O -g -DSCULL_DEBUG # "-O" is needed to expand inlines
  107. else
  108. DEBFLAGS = -O2
  109. endif
  110. ifneq ($(KERNELRELEASE),)
  111. # call from kernel build system
  112. obj-m   := test_chain_0.o test_chain_1.o test_chain_2.o
  113. else
  114. KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
  115. PWD       := $(shell pwd)
  116. modules:
  117. $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
  118. endif
  119. clean:
  120. rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
  121. depend .depend dep:
  122. $(CC) $(CFLAGS) -M *.c > .depend
  123. ifeq (.depend,$(wildcard .depend))
  124. include .depend
  125. endif
  126. [[email protected]: notifier_chian]$ sudo insmod./test_chain_0.ko
  127. [[email protected]: notifier_chian]$ sudo insmod./test_chain_1.ko
  128. [[email protected]: notifier_chian]$ sudo insmod./test_chain_2.ko
  129. [[email protected]: notifier_chian]$ dmesg
  130. [ 5950.112649] I‘m in test_chain_0
  131. [ 5956.766610] I‘m in test_chain_1
  132. [ 5962.570003] I‘m in test_chain_2
  133. [ 5962.570008] I got the chain event: test_chain_2 is on the way of init
  134. [ 6464.042975] Goodbye to test_chain_2
  135. [ 6466.368030] Goodbye to test_clain_l
  136. [ 6468.371479] Goodbye to test_chain_0

[cpp] view plain copy

    1. <p></p>
时间: 2024-10-10 23:46:47

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Linux内核中各个子系统相互依赖,当其中某个子系统状态发生改变时,就必须使用一定的机制告知使用其服务的其他子系统,以便其他子系统采取相应的措施.为满足这样的需求,内核实现了事件通知链机制(notification chain). struct notifier_block { int (*notifier_call)(struct notifier_block *, unsigned long, void *); struct notifier_block *next; int priorit

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linux内核notifier机制 linux通知链

在linux内核系统中,各个模块.子系统之间是相互独立的.Linux内核可以通过通知链机制来获取由其它模块或子系统产生的它感兴趣的某些事件.使用notifier由通知者可以传递给被通知者长整型参数与指针.在linux中有许多地方用到,比如reboot通知,cpu调频通知,网卡事件,电池低电警报等等.熟悉使用notifier有助于linux内核驱动开发. notifier_block结构: struct notifier_block { int (*notifier_call)(struct no

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