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。
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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:
struct notifier_block {
int (*notifier_call)(struct notifier_block *, unsigned long, void *);
struct notifier_block *next;
int priority;
};
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:
struct atomic_notifier_head {
spinlock_t lock;
struct notifier_block *head;
};
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:
struct blocking_notifier_head {
struct rw_semaphore rwsem;
struct notifier_block *head;
};
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
static RAW_NOTIFIER_HEAD(netdev_chain);
#define RAW_NOTIFIER_INIT(name) { \
.head= NULL }
#define RAW_NOTIFIER_HEAD(name) \ //调用他就好了
struct raw_notifier_head name = \
RAW_NOTIFIER_INIT(name)
即:
struct raw_notifier_head netdev_chain = {
.head = NULL;
}
而其回调函数的注册,比如向netdev_chain的注册函数:register_netdevice_notifier。
struct raw_notifier_head {
struct notifier_block *head;
};
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:
struct srcu_notifier_head {
struct mutex mutex;
struct srcu_struct srcu;
struct notifier_block *head;
};
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。