5.1 Linux notifier的设计与实现

在本节，我们主要对Linux内核中notifier的实现机制进行分析，包括架构设计概览、模块功能详解、配置信息解析、主要数据结构、主要接口介绍以及内核使用场景等。

5.1.1 架构设计概览

nofitier作为一个基础组件，使用的场景很多，这里我们以PM notifier在低功耗软件栈的位置为例，如图5-1所示。

5.1.2 模块功能详解

这里之所以把notifier纳入我们讲解的范围，主要是因为低功耗框架基于notifier封装了PM notifier，所以在介绍PM notifier之前，我们先对基础notifier框架进行简单说明。

notifier也是一种通过链表实现的消息通知机制，任何模块都可以基于基础的notifier框架来封装自己的notifier，比如低功耗模块可以封装pm_notifier，调频模块可以封装freq_notifier，panic模块可以封装panic_notifier，die模块可以封装die_notifier，等等。

5.1.3 配置信息解析

1）notifier函数声明在include\linux\notifier.h中，相关实现在kernel\notifier.c文件中。

2）notifier.c的实现为基础功能，没有受编译宏控制，默认参与编译。

5.1.4 主要数据结构

notif ier的主要结构体如下：

为了更加清晰地对结构体做对比说明，我们以表格的形式来展示，如表5-1所示。

5.1.5 主要接口介绍

1.初始化接口

1）三类notifier的静态初始化接口，分别对应原子上下文、任务上下文、裸上下文的notifier节点的静态初始化方式。相关宏定义代码如下所示：

2）三类notifier的动态初始化接口，分别对应原子上下文、任务上下文、裸上下文的notifier节点的动态初始化方式。动态初始化有个限制，就是使用前一定要等初始化完成才行，否则无法操作对应的notifier；而静态初始化就没有这个限制，可以随时使用。相关定义代码段如下所示。

2.函数分类

由结构体定义可知，notifier函数也同样可以分为三类——原子上下文类、任务上下文类、裸上下文类，如表5-2所示。

3.注册类函数介绍

三类注册函数都是对notifier_chain_register的一层封装，只是分别加了各自的自旋锁、信号量控制。对于notifier_chain_register的说明如下：

该函数的主要功能是为三类注册函数提供最底层的通用功能，负责将notifier注册到对应的链表中。

函数原型如下：

入参**nl表示要插入的目标链表，入参*n表示要插入目标链表的节点。该函数返回0时表示执行成功，返回其他值时表示执行失败。

notifier_chain_register的具体实现代码如下：

可以看到，该函数返回0，表示插入成功。如果待插入节点已经在目标链表中，则不需要多余的操作，否则需要按照优先级从大到小的顺序插入链表中。priority越大，优先级越高。

4.去注册类函数介绍

三类去注册函数都是对notifier_chain_unregister的一层封装，只是分别加了各自的自旋锁、信号量控制。对于notifier_chain_unregister的说明如下：

该函数的主要功能是为三类去注册函数提供最底层的通用功能，负责从目标链表删除对应节点。

函数原型如下：

入参**nl表示要删除节点的目标链表，入参*n表示要从目标链表中删除的节点。该函数返回0时表示执行成功，返回其他值时表示执行失败。

notifier_chain_unregister的具体实现代码如下：

如果节点存在链表中，则删除之，并返回成功。如果不在链表中，则返回错误码。

5.notifier_call_chain

三类notifier_call_chain函数（atomic_notifier_call_chain、blocking_notifier_call_chain、raw_notifier_call_chain）都是对notifier_call_chain的一层封装，只不过分别加了各自的自旋锁、信号量控制。对于notifier_call_chain的说明如下：

该函数的主要功能是回调链表中每个节点的notifier_call回调函数。

函数原型如下：

入参**nl表示要执行回调函数的目标链表；入参val是传递给notif ier回调函数的参数；入参*v是传递给notifier回调函数的指针；入参nr_to_call表示需要执行的回调函数节点的个数，如果是-1可以不用关注；出参*nr_calls表示执行了多少个回调函数节点。该函数返回0时表示执行成功，返回其他值时表示执行失败。

notifier_call_chain的具体实现代码如下：

函数会循环执行目标链表中每个节点的notifier_call回调函数，如果返回值与NOTIFY_STOP_MASK相与不为0，则停止执行并返回。

6.notifier_call_chain_robust

三类notifier_call_chain_robust函数（atomic_notifier_call_chain_robust、blocking_notifier_call_chain_robust、raw_notif ier_call_chain_robust）都是对notif ier_call_chain_robust的一层封装，只是分别加了各自的自旋锁、信号量控制。对于notif ier_call_chain_robust的说明如下：

该函数的主要功能，对于回调链表中每个节点的notifier_call回调函数，如果执行失败，则对已经执行过notifier_call回调的节点重新进行回调，但要把入参由val_up改为val_down。以pm_notifier为例，我们可以把这两个参数设为互反的两个值——suspend、resume，这样即使回调同一个回调函数，由于入参不同（即要执行的阶段不同），回调函数也可以用switch语句分别进行处理。

函数原型如下：

入参**nl表示要执行回调函数的目标链表；入参val_up和val_down都是传递给notifier回调函数的参数；入参*v是传递给notifier回调函数的指针；入参nr_to_call表示需要执行的回调函数节点的个数，如果是-1，则可以不关注；出参*nr_calls表示执行了多少个回调函数节点。该函数的返回值是最后一个notifier回调函数的返回值。

notifier_call_chain_robust的具体实现代码如下：

该函数是对notifier_call_chain的一层封装。循环执行目标链表中每个节点的notifier_call回调函数，如果返回值失败，则停止执行并对已执行的节点执行逆操作。

5.1.6 内核使用场景

1.die()场景

可以通过调用register_die_notifier注册die函数的notifier。当注册成功后，一旦die函数被调用，最终会调用到notify_die，从而调用到注册的notifier_call，这样当oops发生时，对这件事敏感的注册模块就可以执行自己的处理流程，比如保存死机或复位场景的“临终遗言”等。die notifier封装的是原子类函数，所有注册信息维护在die_chain中。相关实现代码如下所示：

2.panic()场景

可以通过调用atomic_notifier_chain_register注册到panic_notifier_list上，我们以内核的drivers\misc\ibmasm\heartbeat.c为例：通过ibmasm_register_panic_notifier注册对panic敏感的notifier回调函数，这样当panic函数被调用时，就能调用到注册的回调函数。相关实现代码如下所示：

3.reboot()场景

当期望系统在reboot事件发生时回调到指定的回调函数时，可以调用register_reboot_notifier注册到reboot_notifier_list，这样当注册成功后，一旦系统发生reboot事件，就会回调到注册的回调函数中。相关实现代码如下所示：

4.低功耗场景

当期望在低功耗睡眠/唤醒事件发生时执行指定的处理函数时，可以通过调用register_pm_notifier注册到pm_chain_head来实现。相关实现代码如下所示：

当注册成功后，一旦系统发生低功耗事件，就会调用注册的回调函数。我们以suspend_prepare为例看一下PM Core是如何处理PM notifier的：

本节只介绍了关于notifier的4个使用场景，内核中使用notifier的场景还有很多，在实际应用中可以根据需要对notifier.c中的实现进行封装。 k/wk1WDG2JhdHR4cmQ3LPzhuqdyFVOUCEDWTIGX7qqZJeKy9tWiC4TzNtxX1tCK7