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Linux内核里的“智能指针” (续)

2011-12-01 19:02 387 查看
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。

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。

规则一：

Ifyoumakeanon-temporarycopyofapointer,especiallyifitcanbepassedtoanotherthreadofexecution,youmustincrementtherefcountwithkref_get()beforepassingitoff；

规则二：

Whenyouaredonewithapointer,youmustcallkref_put()；

规则三：

Ifthecodeattemptstogainareferencetoakref-edstructurewithoutalreadyholdingavalidpointer,itmustserializeaccesswhereakref_put()cannotoccurduringthekref_get(),andthestructuremustremainvalidduringthekref_get().

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：

viewsourceprint?

01
kref_init(&obj->ref);
02
03
//dosomethinghere
04
//...
05
06
kref_get(&obj->ref);
07
call_something(obj);
08
kref_put(&obj->ref);
09
10
//dosomethinghere
11
//...
12
13
kref_put(&obj->ref);
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。

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：

viewsourceprint?

01
struct

my_data
02
{
03
.

04
.

05
struct

krefrefcount;
06
.

07
.

08
};
09
10
void
data_release(
struct

kref*ref)
11
{
12
struct

my_data*data=container_of(ref,
struct

my_data,refcount);
13
kfree(data);
14
}
15
16
void
more_data_handling(
void

*cb_data)
17
{
18
struct

my_data*data=cb_data;
19
.

20
.

do
stuffwithdatahere
21
.

22
kref_put(&data->refcount,data_release);
23
}
24
25
int
my_data_handler(
void
)
26
{
27
int

rv=0;
28
struct

my_data*data;
29
struct

task_struct*task;
30
data=kmalloc(
sizeof
(*data),GFP_KERNEL);
31
if

(!data)
32
return

-ENOMEM;
33
kref_init(&data->refcount);
34
35
kref_get(&data->refcount);
36
task=kthread_run(more_data_handling,data,
"more_data_handling"
);
37
if

(task==ERR_PTR(-ENOMEM)){
38
rv=-ENOMEM;
39
goto

out;
40
}

41
42
.

43
.

do
stuffwithdatahere
44
.

45
out:

46
kref_put(&data->refcount,data_release);
47
return

rv;
48
}
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。

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？

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。

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：

viewsourceprint?

01
static

DEFINE_MUTEX(mutex);
02
static

LIST_HEAD(q);
03
struct

my_data
04
{
05
struct

krefrefcount;
06
struct

list_headlink;
07
};
08
09
static
struct
my_data*get_entry()
10
{
11
struct

my_data*entry=NULL;
12
mutex_lock(&mutex);
13
if

(!list_empty(&q)){
14
entry=container_of(q.next,
struct
my_q_entry,link);
15
kref_get(&entry->refcount);
16
}

17
mutex_unlock(&mutex);
18
return

entry;
19
}
20
21
static
void
release_entry(
struct

kref*ref)
22
{
23
struct

my_data*entry=container_of(ref,
struct

my_data,refcount);
24
25
list_del(&entry->link);
26
kfree(entry);
27
}
28
29
static
void
put_entry(
struct

my_data*entry)
30
{
31
mutex_lock(&mutex);
32
kref_put(&entry->refcount,release_entry);
33
mutex_unlock(&mutex);
34
}
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。

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。
                                            

                                        

                        
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