linux notification chains

haohetao

<div class="entry-content">linux内核由各个不同的子系统构成，比如网络子系统、存储管理子系统等，当然这种设计是为了使内核便于组织，有点类似于ISO/OSI参考模型。各个子系统相对独立，但它们之间又存在联系。本问将谈谈内核中，各个子系统之间为了实现信息共享而提供的一种机制──notification chain。
从字面解释，它是条链表，而且它要完成通知这项工作。如何通知？靠的是在通知链中的回调例程（callback routine）；通知什么？通知某个子系统中某个事件的发生；发送通知的是谁？当然是事件发生的子系统；通知何人？对该事件关注的其它子系统。下面就对这些问题做进一步展开。
 
一、 因为它是链表，固然节点元素少不了。节点的数据结构如下（在 include/linux/notifier.h中定义）：
 
notifier_call例程，当某个事件发生时它被调用，所完成的工作由关注该事件的子系统负责；
struct notifier_block *next，当然用意很明了了，链表的下一节点指针；
int priority，该节点的优先级，因为链表是按优先级来排序，故当某个事件发生时，也是按优先级顺序来执行所有关注该事件的例程。不过该值一般都为默认值0,因此执行也就根据节点加入链表的先后顺序了。
二、 内核通过notifier_block中提供的统一接口函数 notifier_call来实现对该事件的所应该做出的动作。
参数 struct notifier_block *，指向通知链，这样被通知者便知道是什么事件发出的通知；unsigned long 明确定义了事件的类型，如：NETDEV_REGISTER则表示有新的网络设备注册了；void * 被定义为该类型的指针，用途一般都比较广泛（可以认为是自由量，个人是这么认为的），所以得根据不同的环境来定位如何使用该指针，比如网卡注册事件，则该指针便可以指向net_device数据结构。看来一个回掉例程就把：如何通知、通知什么、谁发送的通知都给解决了。
三、 通知何人、何人去通知（什么人提供通知这一服务）通知链并不是链表持有子系统主动提供的服务，换句话说，你要我通知你一些事情，你得事先跟我讲要通知你什么事情、怎么才能够正确的通知到你。为此每个子系统可能会定义一条或若干条通知链，通常以：xxx_chain、xxx_notifier_chain、xxx_notifier_list为命名方式。举个例子，在网络子系统中通知链是这么定义的：inetaddr_chain、netdev_chain等，当然它们只是一个名字而已，不过从编码规范的角度，这些规则应该是必须遵守的，要不然哪来如此强大的系统！
在通知链使用之前我们得先在内核里注册它，告诉内核你的存在，这样才会被关注，别人才能够找到你。
在解释如何注册一条通知链代码之前，了解另外一个数据结构──链表头节点。

（注：通知链表头还有另外三种，它们分别提供不同的保证数据修改完整性的机制，具体见：include/linux/notifier.h）
注册一条通知链：
代码比较容易懂，一部分用于处理操作的完整性问题，比如读写信号量，另外一部分（notifier_chain_register），就是对单向链表做查找和插入操作。
 
做完上面的工作后，一条通知链就被创建了，也就是实现了通知事件服务的提供者，接下来如果有其它人对该服务感兴趣的话，那么他就得先订阅该服务，这样以后，只要该事件一发生，订阅该服务的人就会收到他们所订阅的信息。订阅应该是一件较为容易的事，通过notifier_chain_register就能够简单的做到，但在你做这事之前还有一件更重要的事要你亲自去完成，那便是你收到消息后应该如何做出反应（也就是notifier_call函数的实现，及其对notifier_block中成员的初始化）。
最后，只要某个事件一发生，订阅该事件的其它子系统就能够收到该事件，并且做出相应的处理（按照优先权顺序，遍历整个通知链链表，指向每个节点中的回调例程）。
总结：通知链是在内核空间中为共享各子系统中的信息而提供的一种机制，因为它一般在系统启动，或者模块加载/卸载的时候初始化/添加的，所以在设计它之前，想必内核开发者已经充分考虑了它的性能指标。