Linux内核里的“智能指针” (续)

pulbieup

4 k0 c& v2 H* a5 d  E在上一篇文章：Linux内核里的“智能指针”里介绍了Linux内核如何使用引用计数来更加安全的管理内存，本文承接前篇，主要介绍几点使用kref时的注意事项。
- g5 R7 Q. Y% {8 ?! p& |
Linux内核文档kref.txt罗列了三条规则，我们在使用kref时必须遵守。

& m# F7 N) _& t4 P" I& ?& b6 B2 b7 h规则一：

If you make a non-temporary copy of a pointer, especially if  it can be passed to another thread of execution, you must  increment the refcount with kref_get() before passing it off；
6 p# N  q- o7 O1 }) g
规则二：
* x6 N' r! F3 c3 R
1 B, F$ d' U. l" X& p5 EWhen you are done with a pointer, you must call kref_put()；

. ~. V7 |* h2 z6 Y1 j规则三：

/ Y) l' j: O" M& g" Q9 mIf the code attempts to gain a reference to a kref-ed structure without already holding a valid pointer, it must serialize access where a kref_put() cannot occur during the kref_get(), and the   structure must remain valid during the kref_get().


$ V# A' \8 s' _. e1 ^" D( I: S
1 S" f* v0 {" V9 W( ~* F, f对于规则一，其实主要是针对多条执行路径（比如另起一个线程）的情况。如果是在单一的执行路径里，比如把指针传递给一个函数，是不需要使用kref_get的。看下面这个例子：
% ~3 e; F9 V" ]1 a9 `

• kref_init(&obj->ref);
• // do something here
• // ...
• kref_get(&obj->ref);
• call_something(obj);
• kref_put(&obj->ref);
• // do something here
• // ...
• kref_put(&obj->ref);
  

6 F. ]( T  m8 y* x+ X% b- }
    您是不是觉得call_something前后的一对kref_get和kref_put很多余呢？obj并没有逃出我们的掌控，所以它们确实是没有必要的。

1 p3 `% O4 H/ L9 K, M+ G" V但是当遇到多条执行路径的情况就完全不一样了，我们必须遵守规则一。下面是摘自内核文档里的一个例子：

• struct my_data
• {
•     .
•     .
•     struct kref refcount;
•     .
•     .
• };
• void data_release(struct kref *ref)
• {
•     struct my_data *data = container_of(ref, struct my_data, refcount);
•     kfree(data);
• }
• void more_data_handling(void *cb_data)
• {
•     struct my_data *data = cb_data;
•     .
•     . do stuff with data here
•     .
•     kref_put(&data->refcount, data_release);
• }
• int my_data_handler(void)
• {
•     int rv = 0;
•     struct my_data *data;
•     struct task_struct *task;
•     data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL);
•     if (!data)
•         return -ENOMEM;
•     kref_init(&data->refcount);
•     kref_get(&data->refcount);
•     task = kthread_run(more_data_handling, data, "more_data_handling");
•     if (task == ERR_PTR(-ENOMEM)) {
•         rv = -ENOMEM;
•         goto out;
•     }
•     .
•     . do stuff with data here
•     .
• out:
•     kref_put(&data->refcount, data_release);
•     return rv;
• }
  

  [4 L# O, `3 O3 ?, M5 I     因为我们并不知道线程more_data_handling何时结束，所以要用kref_get来保护我们的数据。
  a" o( M! g  y5 P( a9 T8 k
+ O4 X7 F) }+ N2 s注意规则一里的那个单词“before"，kref_get必须是在传递指针之前进行，在本例里就是在调用kthread_run之前就要执行kref_get，否则，何谈保护呢？



; q# n* t! V$ K4 G; q" T' n, t( g9 O$ i对于规则二我们就不必多说了，前面调用了kref_get，自然要配对使用kref_put。


& o8 m3 W+ L( i. X! B8 _5 o
规则三主要是处理遇到链表的情况。我们假设一个情景，如果有一个链表摆在你的面前，链表里的节点是用引用计数保护的，那你如何操作呢？首先我们需要获得节点的指针，然后才可能调用kref_get来增加该节点的引用计数。根据规则三，这种情况下我们要对上述的两个动作串行化处理，一般我们可以用mutex来实现。请看下面这个例子：

. Z+ l! l7 m! O. s$ b

• static DEFINE_MUTEX(mutex);
• static LIST_HEAD(q);
• struct my_data
• {
•     struct kref  refcount;
•     struct list_head link;
• };
• static struct my_data *get_entry()
• {
•     struct my_data *entry = NULL;
•     mutex_lock(&mutex);
•     if (!list_empty(&q)) {
•         entry = container_of(q.next, struct my_q_entry, link);
•         kref_get(&entry->refcount);
•     }
•     mutex_unlock(&mutex);
•     return entry;
• }
• static void release_entry(struct kref *ref)
• {
•     struct my_data *entry = container_of(ref, struct my_data, refcount);
•     list_del(&entry->link);
•     kfree(entry);
• }
• static void put_entry(struct my_data *entry)
• {
•     mutex_lock(&mutex);
•     kref_put(&entry->refcount, release_entry);
•     mutex_unlock(&mutex);
• }
  ( s3 X0 Y2 s$ F

9 V$ w4 a3 _- K' ?5 E7 \4 t    这个例子里已经用mutex来进行保护了，假如我们把mutex拿掉，会出现什么情况？记住，我们遇到的很可能是多线程操作。如果线程A在用container_of取得entry指针之后、调用kref_get之前，被线程B抢先执行，而线程B碰巧又做的是kref_put的操作，当线程A恢复执行时一定会出现内存访问的错误，所以，遇到这种情况一定要串行化处理。
8 R! x+ w! D5 s/ ^1 }7 M

4 h, o" u. W0 w* g
我们在使用kref的时候要严格遵循这三条规则，才能安全有效的管理数据。

xiaogegepcb

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