一、概念：

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(duì)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(cè)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(duì)應(yīng)的函數(shù)就會(huì)被執(zhí)行。所以對(duì)于通知鏈表來(lái)說(shuō)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(cè)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。

二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

通知鏈有四種類(lèi)型：

原子通知鏈（?Atomic?notifier?chains?）：通知鏈元素的回調(diào)函數(shù)（當(dāng)事件發(fā)生時(shí)要執(zhí)行的函數(shù)）只能在中斷上下文中運(yùn)行，不允許阻塞。對(duì)應(yīng)的鏈表頭結(jié)構(gòu)：

struct atomic_notifier_head
{
????spinlock_t lock;
????struct notifier_block *head;
};

可阻塞通知鏈（?Blocking?notifier?chains?）：通知鏈元素的回調(diào)函數(shù)在進(jìn)程上下文中運(yùn)行，允許阻塞。對(duì)應(yīng)的鏈表頭：

struct blocking_notifier_head
{
????struct rw_semaphore rwsem;
????struct notifier_block *head;
};

原始通知鏈（?Raw?notifier?chains?）：對(duì)通知鏈元素的回調(diào)函數(shù)沒(méi)有任何限制，所有鎖和保護(hù)機(jī)制都由調(diào)用者維護(hù)。對(duì)應(yīng)的鏈表頭：

struct raw_notifier_head
{
????struct notifier_block *head;
};

SRCU?通知鏈（?SRCU?notifier?chains?）：可阻塞通知鏈的一種變體。對(duì)應(yīng)的鏈表頭：

struct srcu_notifier_head
{
????struct mutex mutex;
????struct srcu_struct srcu;
????struct notifier_block *head;
};

通知鏈的核心結(jié)構(gòu)：

其中notifier_call是通知鏈要執(zhí)行的函數(shù)指針，next用來(lái)連接其它的通知結(jié)構(gòu)，priority是這個(gè)通知的優(yōu)先級(jí)，同一條鏈上的notifier_block{}是按優(yōu)先級(jí)排列的。內(nèi)核代碼中一般把通知鏈命名為xxx_chain,?xxx_nofitier_chain這種形式的變量名。

三、運(yùn)作機(jī)制：

通知鏈的運(yùn)作機(jī)制包括兩個(gè)角色：

被通知者：對(duì)某一事件感興趣一方。定義了當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的處理函數(shù)，即回調(diào)函數(shù)。但需要事先將其注冊(cè)到通知鏈中（被通知者注冊(cè)的動(dòng)作就是在通知鏈中增加一項(xiàng)）。

通知者：事件的通知者。當(dāng)檢測(cè)到某事件，或者本身產(chǎn)生事件時(shí)，通知所有對(duì)該事件感興趣的一方事件發(fā)生。他定義了一個(gè)通知鏈，其中保存了每一個(gè)被通知者對(duì)事件的處理函數(shù)（回調(diào)函數(shù)）。通知這個(gè)過(guò)程實(shí)際上就是遍歷通知鏈中的每一項(xiàng)，然后調(diào)用相應(yīng)的事件處理函數(shù)。

包括以下過(guò)程：

通知者定義通知鏈。

被通知者向通知鏈中注冊(cè)回調(diào)函數(shù)。

當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，通知者發(fā)出通知（執(zhí)行通知鏈中所有元素的回調(diào)函數(shù)）。

被通知者調(diào)用?notifier_chain_register?函數(shù)注冊(cè)回調(diào)函數(shù)，該函數(shù)按照優(yōu)先級(jí)將回調(diào)函數(shù)加入到通知鏈中： 實(shí)際上，整個(gè)通知鏈的編寫(xiě)也就兩個(gè)過(guò)程：

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;
}

注銷(xiāo)回調(diào)函數(shù)則使用?notifier_chain_unregister?函數(shù)，即將回調(diào)函數(shù)從通知鏈中刪除：

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;
}

通知者調(diào)用?notifier_call_chain?函數(shù)通知事件的到達(dá)，這個(gè)函數(shù)會(huì)遍歷通知鏈中所有的元素，然后依次調(diào)用每一個(gè)的回調(diào)函數(shù)（即完成通知?jiǎng)幼鳎?/p>

static int __kprobes 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(*nl);
????
????while (nb && nr_to_call)
????{
????????next_nb = rcu_dereference(nb->next);
????
#ifdef CONFIG_DEBUG_NOTIFIERS
????????if (unlikely(!func_ptr_is_kernel_text(nb->notifier_call)))
????????{
????????????WARN(1, "Invalid notifier called!");
????????????
????????????nb = next_nb;
????????????
????????????continue;
????????}
#endif

????????ret = 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;
}

參數(shù)nl是通知鏈的頭部，val表示事件類(lèi)型，v用來(lái)指向通知鏈上的函數(shù)執(zhí)行時(shí)需要用到的參數(shù)，一般不同的通知鏈，參數(shù)類(lèi)型也不一樣，例如當(dāng)通知一個(gè)網(wǎng)卡被注冊(cè)時(shí)，v就指向net_device結(jié)構(gòu)，nr_to_call表示準(zhǔn)備最多通知幾個(gè)，-1表示整條鏈都通知，nr_calls非空的話，返回通知了多少個(gè)。

每個(gè)被執(zhí)行的notifier_block回調(diào)函數(shù)的返回值可能取值為以下幾個(gè)：

NOTIFY_DONE：表示對(duì)相關(guān)的事件類(lèi)型不關(guān)心。

NOTIFY_OK：順利執(zhí)行。

NOTIFY_BAD：執(zhí)行有錯(cuò)。

NOTIFY_STOP：停止執(zhí)行后面的回調(diào)函數(shù)。

NOTIFY_STOP_MASK：停止執(zhí)行的掩碼。

Notifier_call_chain()把最后一個(gè)被調(diào)用的回調(diào)函數(shù)的返回值作為它的返回值。

四、舉例應(yīng)用：

在這里，寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單的通知鏈表的代碼。

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(cè)到自己的通知鏈中。

其次則是由另外的子系統(tǒng)來(lái)通知這個(gè)鏈，讓其上面注冊(cè)的函數(shù)運(yùn)行。

這里將第一個(gè)過(guò)程分成了兩步來(lái)寫(xiě)，第一步是定義了頭節(jié)點(diǎn)和一些自定義的注冊(cè)函數(shù)（針對(duì)該頭節(jié)點(diǎn)的），第二步則是使用自定義的注冊(cè)函數(shù)注冊(cè)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：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE("GPL");

/*
* 定義自己的通知鏈頭結(jié)點(diǎn)以及注冊(cè)和卸載通知鏈的外包函數(shù)
*/

/*
* RAW_NOTIFIER_HEAD是定義一個(gè)通知鏈的頭部結(jié)點(diǎn)，
* 通過(guò)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
*/
static RAW_NOTIFIER_HEAD(test_chain);

/*
* 自定義的注冊(cè)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(lái)
* raw_notifier_chain_register會(huì)調(diào)用notifier_chain_register
*/
int register_test_notifier(struct notifier_block *nb)
{
??return raw_notifier_chain_register(&test_chain, nb);
}
EXPORT_SYMBOL(register_test_notifier);

int unregister_test_notifier(struct notifier_block *nb)
{
??return raw_notifier_chain_unregister(&test_chain, nb);
}
EXPORT_SYMBOL(unregister_test_notifier);

/*
* 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)
*/
int test_notifier_call_chain(unsigned long val, void *v)
{
??return raw_notifier_call_chain(&test_chain, val, v);
}
EXPORT_SYMBOL(test_notifier_call_chain);

/*
* init and exit
*/
static int __init init_notifier(void)
{
??printk("init_notifier\n");
??return 0;
}

static void __exit exit_notifier(void)
{
????printk("exit_notifier\n");
}

module_init(init_notifier);
module_exit(exit_notifier);

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(cè)了一個(gè)函數(shù)：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE("GPL");

/*
* 注冊(cè)通知鏈
*/
extern int register_test_notifier(struct notifier_block*);
extern int unregister_test_notifier(struct notifier_block*);

static int test_event1(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
{
??printk("In Event 1: Event Number is %d\n", event);
??return 0;
}

static int test_event2(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
{
??printk("In Event 2: Event Number is %d\n", event);
??return 0;
}

static int test_event3(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)
{
??printk("In Event 3: Event Number is %d\n", event);
??return 0;
}

/*
* 事件1，該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的函數(shù)為test_event1
*/
static struct notifier_block test_notifier1 =
{
????.notifier_call = test_event1,
};

/*
* 事件2，該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的函數(shù)為test_event1
*/
static struct notifier_block test_notifier2 =
{
????.notifier_call = test_event2,
};

/*
* 事件3，該節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的函數(shù)為test_event1
*/
static struct notifier_block test_notifier3 =
{
????.notifier_call = test_event3,
};

/*
* 對(duì)這些事件進(jìn)行注冊(cè)
*/
static int __init reg_notifier(void)
{
??int err;
??printk("Begin to register:\n");
??
??err = register_test_notifier(&test_notifier1);
??if (err)
??{
????printk("register test_notifier1 error\n");
????return -1;
??}
??printk("register test_notifier1 completed\n");

??err = register_test_notifier(&test_notifier2);
??if (err)
??{
????printk("register test_notifier2 error\n");
????return -1;
??}
??printk("register test_notifier2 completed\n");

??err = register_test_notifier(&test_notifier3);
??if (err)
??{
????printk("register test_notifier3 error\n");
????return -1;
??}
??printk("register test_notifier3 completed\n");
??
??return err;
}

/*
* 卸載剛剛注冊(cè)了的通知鏈
*/
static void __exit unreg_notifier(void)
{
??printk("Begin to unregister\n");
??unregister_test_notifier(&test_notifier1);
??unregister_test_notifier(&test_notifier2);
??unregister_test_notifier(&test_notifier3);
??printk("Unregister finished\n");
}

module_init(reg_notifier);
module_exit(unreg_notifier);

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：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE("GPL");

extern int test_notifier_call_chain(unsigned long val, void *v);

/*
* 向通知鏈發(fā)送消息以觸發(fā)注冊(cè)了的函數(shù)
*/
static int __init call_notifier(void)
{
??int err;
??printk("Begin to notify:\n");

??/*
??* 調(diào)用自定義的函數(shù)，向test_chain鏈發(fā)送消息
??*/
??printk("==============================\n");
??err = test_notifier_call_chain(1, NULL);
??printk("==============================\n");
??if (err)
??????????printk("notifier_call_chain error\n");
??return err;
}

static void __exit uncall_notifier(void)
{
????printk("End notify\n");
}

module_init(call_notifier);
module_exit(uncall_notifier);

struct notifier_block
{
????int (*notifier_call)(struct notifier_block *, unsigned long, void *);
????struct notifier_block *next;
????int priority;
};

Makefile文件：

obj-m:=buildchain.o regchain.o notify.o
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
LINUX_KERNEL := $(shell uname -r)
KERNELDIR := /usr/src/linux-headers-$(LINUX_KERNEL)

all:
make -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules

clean:

make -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

運(yùn)行（注意insmod要root權(quán)限）：

make

insmod buildchain.ko
insmod regchain.ko
insmod notify.ko

這樣就可以看到通知鏈運(yùn)行的效果了：

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
==============================

?