內(nèi)核通知鏈 學(xué)習(xí)筆記

scutan

最近在看《深入理解Linux網(wǎng)絡(luò)內(nèi)幕》一書，學(xué)習(xí)了一下書中講到的內(nèi)核通知鏈方面的知識，寫了一個(gè)讀書筆記和一點(diǎn)代碼來加深理解，希望能夠?qū)Υ蠹矣幸稽c(diǎn)幫助。內(nèi)核通知鏈在網(wǎng)絡(luò)方面得到了廣泛的使用。


1.通知鏈表簡介
    大多數(shù)內(nèi)核子系統(tǒng)都是相互獨(dú)立的，因此某個(gè)子系統(tǒng)可能對其它子系統(tǒng)產(chǎn)生的事件感興趣。為了滿足這個(gè)需求，也即是讓某個(gè)子系統(tǒng)在發(fā)生某個(gè)事件時(shí)通知其它的子系統(tǒng)，Linux內(nèi)核提供了通知鏈的機(jī)制。通知鏈表只能夠在內(nèi)核的子系統(tǒng)之間使用，而不能夠在內(nèi)核與用戶空間之間進(jìn)行事件的通知。
    通知鏈表是一個(gè)函數(shù)鏈表，鏈表上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都注冊了一個(gè)函數(shù)。當(dāng)某個(gè)事情發(fā)生時(shí)，鏈表上所有節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的函數(shù)就會被執(zhí)行。所以對于通知鏈表來說有一個(gè)通知方與一個(gè)接收方。在通知這個(gè)事件時(shí)所運(yùn)行的函數(shù)由被通知方?jīng)Q定，實(shí)際上也即是被通知方注冊了某個(gè)函數(shù)，在發(fā)生某個(gè)事件時(shí)這些函數(shù)就得到執(zhí)行。其實(shí)和系統(tǒng)調(diào)用signal的思想差不多。

2.通知鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
    通知鏈表的節(jié)點(diǎn)類型為notifier_block，其定義如下：

1. 
   
2. struct notifier_block
   
3. {
   
4.     int (*notifier_call)(struct notifier_block *self, unsigned long, void *);
   
5.     struct notifier_block *next;
   
6.     int priority;
   
7. };
   

復(fù)制代碼

    其中最重要的就是notifier_call這個(gè)函數(shù)指針，表示了這個(gè)節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的要運(yùn)行的那個(gè)函數(shù)。next指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即當(dāng)前事件發(fā)生時(shí)還要繼續(xù)執(zhí)行的那些節(jié)點(diǎn)。

3.注冊通知鏈
    在通知鏈注冊時(shí)，需要有一個(gè)鏈表頭，它指向這個(gè)通知鏈表的第一個(gè)元素。這樣，之后的事件對該鏈表通知時(shí)就會根據(jù)這個(gè)鏈表頭而找到這個(gè)鏈表中所有的元素。
    注冊的函數(shù)是：
int notifier_chain_register(struct notifier_block **nl, struct notifier_block *n)
    也即是將新的節(jié)點(diǎn)n加入到nl所指向的鏈表中去。
    卸載的函數(shù)是：
int notifier_chain_unregister(strut notifier_block **nl, struct notifier_block *n)
    也即是將節(jié)點(diǎn)n從nl所指向的鏈表中刪除。

4.通知鏈表
    當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，就使用notifier_call_chain向某個(gè)通知鏈表發(fā)送消息。
int notifier_call_chain(struct notifier_block **nl, unsigned long val, void *v)
    這個(gè)函數(shù)是按順序運(yùn)行nl指向的鏈表上的所有節(jié)點(diǎn)上注冊的函數(shù)。簡單地說，如下所示：

1. 
   
2.     struct notifier_block *nb = *n;
   
3. 
   
4.     while (nb)
   
5.     {
   
6.         ret = nb->notifier_call(nb, val, v);
   
7.         if (ret & NOTIFY_STOP_MASK)
   
8.         {
   
9.             return ret;
   
10.         }
    
11.         nb = nb->next;
    
12.     }
    

復(fù)制代碼

5.示例
    在這里，寫了一個(gè)簡單的通知鏈表的代碼。

    實(shí)際上，整個(gè)通知鏈的編寫也就兩個(gè)過程：
    首先是定義自己的通知鏈的頭節(jié)點(diǎn)，并將要執(zhí)行的函數(shù)注冊到自己的通知鏈中。
    其次則是由另外的子系統(tǒng)來通知這個(gè)鏈，讓其上面注冊的函數(shù)運(yùn)行。

    我這里將第一個(gè)過程分成了兩步來寫，第一步是定義了頭節(jié)點(diǎn)和一些自定義的注冊函數(shù)（針對該頭節(jié)點(diǎn)的），第二步則是使用自定義的注冊函數(shù)注冊了一些通知鏈節(jié)點(diǎn)。分別在代碼buildchain.c與regchain.c中。
    發(fā)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(gè)通知鏈表test_chain，然后再自定義兩個(gè)函數(shù)分別向這個(gè)通知鏈中加入或刪除節(jié)點(diǎn)，最后再定義一個(gè)函數(shù)通知這個(gè)test_chain鏈。

1. 
   
2. #include <asm/uaccess.h>
   
3. #include <linux/types.h>
   
4. #include <linux/kernel.h>
   
5. #include <linux/sched.h>
   
6. #include <linux/notifier.h>
   
7. #include <linux/init.h>
   
8. #include <linux/types.h>
   
9. #include <linux/module.h>
   
10. MODULE_LICENSE("GPL");
    
11. 
    
12. /*
    
13. * 定義自己的通知鏈頭結(jié)點(diǎn)以及注冊和卸載通知鏈的外包函數(shù)
    
14. */
    
15. 
    
16. /*
    
17. * RAW_NOTIFIER_HEAD是定義一個(gè)通知鏈的頭部結(jié)點(diǎn)，
    
18. * 通過這個(gè)頭部結(jié)點(diǎn)可以找到這個(gè)鏈中的其它所有的notifier_block
    
19. */
    
20. 
    
21. static RAW_NOTIFIER_HEAD(test_chain);
    
22. 
    
23. /*
    
24. * 自定義的注冊函數(shù)，將notifier_block節(jié)點(diǎn)加到剛剛定義的test_chain這個(gè)鏈表中來
    
25. * raw_notifier_chain_register會調(diào)用notifier_chain_register
    
26. */
    
27. 
    
28. int register_test_notifier(struct notifier_block *nb)
    
29. {
    
30.         return raw_notifier_chain_register(&test_chain, nb);
    
31. }
    
32. EXPORT_SYMBOL(register_test_notifier);
    
33. 
    
34. int unregister_test_notifier(struct notifier_block *nb)
    
35. {
    
36.         return raw_notifier_chain_unregister(&test_chain, nb);
    
37. }
    
38. EXPORT_SYMBOL(unregister_test_notifier);
    
39. 
    
40. /*
    
41. * 自定義的通知鏈表的函數(shù)，即通知test_chain指向的鏈表中的所有節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)
    
42. */
    
43. 
    
44. int test_notifier_call_chain(unsigned long val, void *v)
    
45. {
    
46.         return raw_notifier_call_chain(&test_chain, val, v);
    
47. }
    
48. EXPORT_SYMBOL(test_notifier_call_chain);
    
49. 
    
50. /*
    
51. * init and exit
    
52. */
    
53. 
    
54. static int __init init_notifier(void)
    
55. {
    
56.         printk("init_notifier\n");
    
57.         return 0;
    
58. }
    
59. 
    
60. static void __exit exit_notifier(void)
    
61. {
    
62.         printk("exit_notifier\n");
    
63. }
    
64. module_init(init_notifier);
    
65. module_exit(exit_notifier);
    

復(fù)制代碼

代碼2 regchain.c
    該代碼的作用是將test_notifier1 test_notifier2 test_notifier3這三個(gè)節(jié)點(diǎn)加到之前定義的test_chain這個(gè)通知鏈表上，同時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都注冊了一個(gè)函數(shù)。

1. 
   
2. #include <asm/uaccess.h>
   
3. #include <linux/types.h>
   
4. #include <linux/kernel.h>
   
5. #include <linux/sched.h>
   
6. #include <linux/notifier.h>
   
7. #include <linux/init.h>
   
8. #include <linux/types.h>
   
9. #include <linux/module.h>
   
10. MODULE_LICENSE("GPL");
    
11. 
    
12. /*
    
13. * 注冊通知鏈
    
14. */
    
15. 
    
16. extern int register_test_notifier(struct notifier_block*);
    
17. 
    
18. extern int unregister_test_notifier(struct notifier_block*);
    
19. 
    
20. static int test_event1(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
    
21. {
    
22.         printk("In Event 1: Event Number is %d\n", event);
    
23.         return 0;
    
24. }
    
25. 
    
26. static int test_event2(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
    
27. {
    
28.         printk("In Event 2: Event Number is %d\n", event);
    
29.         return 0;
    
30. }
    
31. 
    
32. static int test_event3(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
    
33. {
    
34.         printk("In Event 3: Event Number is %d\n", event);
    
35.         return 0;
    
36. }
    
37. 
    
38. /*
    
39. * 事件1，該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的函數(shù)為test_event1
    
40. */
    
41. 
    
42. static struct notifier_block test_notifier1 =
    
43. {
    
44.         .notifier_call = test_event1,
    
45. };
    
46. 
    
47. /*
    
48. * 事件2，該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的函數(shù)為test_event1
    
49. */
    
50. 
    
51. static struct notifier_block test_notifier2 =
    
52. {
    
53.         .notifier_call = test_event2,
    
54. };
    
55. 
    
56. /*
    
57. * 事件3，該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的函數(shù)為test_event1
    
58. */
    
59. 
    
60. static struct notifier_block test_notifier3 =
    
61. {
    
62.         .notifier_call = test_event3,
    
63. };
    
64. 
    
65. /*
    
66. * 對這些事件進(jìn)行注冊
    
67. */
    
68. 
    
69. static int __init reg_notifier(void)
    
70. {
    
71.         int err;
    
72.         printk("Begin to register:\n");
    
73.        
    
74.         err = register_test_notifier(&test_notifier1);
    
75.         if (err)
    
76.         {
    
77.                 printk("register test_notifier1 error\n");
    
78.                 return -1;
    
79.         }
    
80.         printk("register test_notifier1 completed\n");
    
81. 
    
82.         err = register_test_notifier(&test_notifier2);
    
83.         if (err)
    
84.         {
    
85.                 printk("register test_notifier2 error\n");
    
86.                 return -1;
    
87.         }
    
88.         printk("register test_notifier2 completed\n");
    
89. 
    
90.         err = register_test_notifier(&test_notifier3);
    
91.         if (err)
    
92.         {
    
93.                 printk("register test_notifier3 error\n");
    
94.                 return -1;
    
95.         }
    
96.         printk("register test_notifier3 completed\n");
    
97.         return err;
    
98. }
    
99. 
    
100. /*
     
101. * 卸載剛剛注冊了的通知鏈
     
102. */
     
103. 
     
104. static void __exit unreg_notifier(void)
     
105. {
     
106.         printk("Begin to unregister\n");
     
107.         unregister_test_notifier(&test_notifier1);
     
108.         unregister_test_notifier(&test_notifier2);
     
109.         unregister_test_notifier(&test_notifier3);
     
110.         printk("Unregister finished\n");
     
111. }
     
112. module_init(reg_notifier);
     
113. module_exit(unreg_notifier);
     

復(fù)制代碼

代碼3 notify.c
    該代碼的作用就是向test_chain通知鏈中發(fā)送消息，讓鏈中的函數(shù)運(yùn)行。

1. 
   
2. #include <asm/uaccess.h>
   
3. #include <linux/types.h>
   
4. #include <linux/kernel.h>
   
5. #include <linux/sched.h>
   
6. #include <linux/notifier.h>
   
7. #include <linux/init.h>
   
8. #include <linux/types.h>
   
9. #include <linux/module.h>
   
10. MODULE_LICENSE("GPL");
    
11. 
    
12. extern int test_notifier_call_chain(unsigned long val, void *v);
    
13. 
    
14. /*
    
15. * 向通知鏈發(fā)送消息以觸發(fā)注冊了的函數(shù)
    
16. */
    
17. 
    
18. static int __init call_notifier(void)
    
19. {
    
20.         int err;
    
21.         printk("Begin to notify:\n");
    
22. 
    
23. /*
    
24. * 調(diào)用自定義的函數(shù)，向test_chain鏈發(fā)送消息
    
25. */
    
26. 
    
27.         printk("==============================\n");
    
28.         err = test_notifier_call_chain(1, NULL);
    
29.         printk("==============================\n");
    
30.         if (err)
    
31.                 printk("notifier_call_chain error\n");
    
32.         return err;
    
33. }
    
34. 
    
35. 
    
36. static void __exit uncall_notifier(void)
    
37. {
    
38.         printk("End notify\n");
    
39. }
    
40. module_init(call_notifier);
    
41. module_exit(uncall_notifier);
    

復(fù)制代碼

Makefile文件

1. 
   
2. obj-m:=buildchain.o regchain.o notify.o
   
3. 
   
4. KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
   
5. 
   
6. default:
   
7.         make -C $(KERNELDIR) M=$(shell pwd) modules
   

復(fù)制代碼

運(yùn)行：

1. 
   
2. make
   
3. 
   
4. insmod buildchain.ko
   
5. insmod regchain.ko
   
6. insmod notify.ko
   

復(fù)制代碼

這樣就可以看到通知鏈運(yùn)行的效果了

下面是我在自己的機(jī)器上面運(yùn)行得到的結(jié)果:

init_notifier
Begin to register:
register test_notifier1 completed
register test_notifier2 completed
register test_notifier3 completed
Begin to notify:
==============================
In Event 1: Event Number is 1
In Event 2: Event Number is 1
In Event 3: Event Number is 1
==============================

[ 本帖最后由 scutan 于 2008-12-11 22:33 編輯 ]

Godbach

很佩服scutan兄邊學(xué)習(xí)邊總結(jié)的能力，而且經(jīng)常是獨(dú)立寫出例程。贊一個(gè)

dreamice

不錯(cuò)，學(xué)習(xí)了

Godbach

例程簡單明了，但又展示了notifier的使用方法。以前沒時(shí)間寫程序?qū)嵺`一下，直接實(shí)踐了scutan兄的程序。

luo118

學(xué)習(xí)了:wink:

emmoblin

當(dāng)出看得時(shí)候我也總結(jié)了一篇，但是感覺還是有差距啊。
還得繼續(xù)提升總結(jié)能力

new_learner

我頂～～你個(gè)肺～～

Godbach

原帖由 emmoblin 于 2008-12-9 22:51 發(fā)表
當(dāng)出看得時(shí)候我也總結(jié)了一篇，但是感覺還是有差距啊。
還得繼續(xù)提升總結(jié)能力

呵呵，兄臺過謙了。有什么總結(jié)文章及時(shí)發(fā)上來，大家一起研究，也可以有助你完善和豐富你的總結(jié)啊。

scutan

原帖由 emmoblin 于 2008-12-9 22:51 發(fā)表
當(dāng)出看得時(shí)候我也總結(jié)了一篇，但是感覺還是有差距啊。
還得繼續(xù)提升總結(jié)能力

兄弟過獎(jiǎng)了。大家多多交流，進(jìn)步才快。

eclipse_2

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