内核编码技巧
by HappySeeker
背景
内核中编码有很多跟用户态不一样的地方，需要有一些技巧，本文做相关记录，不全面，随性更新。。。
内核中新增源码目录的方法
最近移植新驱动到老版本内核的过程中，发现新增的目录没有编译，尝试解决了，记录下主要步骤：
- 父目录的Makefile中添加obj-y=<子目录>
- 父目录的Kconfig中添加source <子目录Kconfig>
- 子目录中添加Kconfig文件，其中按规范格式(参考其他目录中的编写方法)编写相应的配置项。
- 内核源码目录中执行menuconfig进行相应配置，操作后配置更新到.config文件中(当然也可以手工修改.config配置)
rcu相关使用方法
rcu优雅周期的开始： rcu_read_lock() 优雅周期的结束： rcu_read_unlock()
在优雅周期内的所有读操作都是安全的，不会产生死锁。
链表相关的rcu操作
1、订阅(读链表。本质为引用：rcu_dereference_raw)，在非抢占内核中只是一些屏障，防止乱序。
list_for_each_entry_rcu
list_entry_rcu
hlist_for_each_entry_rcu
hlist_for_each_entry_rcu_bh
...
2、发布(修改链表的相关操作)。关键是要等待优雅周期结束，在所有CPU上的优雅周期结束（rcu_read_unlock()）后，才能修改。所以，上述的订阅操作必须结合rcu_read_lock()和rcu_read_unlock()使用，否则就没有效果了。
list_add_rcu
list_add_tail_rcu
list_del_rcu
hlist_del_init_rcu
list_replace_rcu
标准用法示例
订阅：
rcu_read_lock();
list_for_each_entry_rcu(hard_iface, &batadv_hardif_list, list) {
if (hard_iface->soft_iface != soft_iface)
continue;
batadv_iv_ogm_send_to_if(forw_packet, hard_iface);
}
rcu_read_unlock();
相应的发布：
list_add_tail_rcu(&hard_iface->list, &batadv_hardif_list);
链表遍历之Safe
list遍历通常使用接口：
list_for_each_safe
list_for_each
这里的safe容易误导使用者，很多人认为用了safe就真的“safe”了。
其实不然，safe的用处在于：当您需要在遍历链表的同时，需要删除(或修改)该链表中的节点时，需要用safe，比如：当删除当前节点时，会将当前的节点的pre和next指向非法地址或者是自己，这样会导致空指针panic或者死循环。
加了safe中，多增加了一个中间节点n，在遍历时会先取出next节点放在n中，当pos移向next节点时，就不会因为原来的节点被删除导致panic或死锁。
所以，当在遍历链表过程中需要删除(或修改)该链表中的节点时，才需要用safe，否则不需要。示例如下：
rtnl_lock();
list_for_each_entry_safe(hard_iface, hard_iface_tmp,
&batadv_hardif_list, list) {
list_del_rcu(&hard_iface->list);
batadv_hardif_remove_interface(hard_iface);
}
rtnl_unlock();
注意：使用safe只能防止自己对链表的修改，不能防止其它CPU上对该链表的并发修改。
所以，如果可能在多CPU上并发访问该链表时，应该使用其它的互斥保护机制，比如rcu就是专门针对指针保护可设计的，针对链表有单独的一套接口，是最安全，也是效率最高的方式，但其只能保护指针，其它内容不能保护。当然你也可能使用其它诸如spinlock的机制。
rcu遍历链表的接口如：
list_for_each_entry_rcu
Skb之引用计数
在多个上下文中同时使用skb时，要注意增加引用计数，否则在其它异步的场景中(比如软中断)可能会将skb释放掉，而你还在使用，结果可能导致：
- skb重复释放
- 内存乱踩
此时内核就肯定会出问题了。
skb_get接口用于增加skb的引用计数.
当然，用完了记得需要减掉引用计数，否则会导致skb无法释放，内存泄露。
- kfree_skb //减去引用计数，如果为0，则释放
- __kfree_skb //不操作引用计数，直接释放，很危险，慎用。
当然，引用计数不限于对skb的保护，内核中其它很多公用的数据结构(如：task_struct\pid等)都需要引用计数保护。
内核补丁合入RPM包
在以RPM包方式维护的内核源码中，修改内核后，如何将相应的修改合入RPM包，以便于制作新的kernel RPM包？
步骤如下：
1、安装srpm包
rpm -ivh kernel-2、进入rpmbuild目录(redhat系环境默认为/root/rpmbuild目录)，给内核打补丁
rpmbuild -bp SPECS/kernel.spec
3、修改内核，并制作补丁
cd BUILD/kernel-<ver>
cp -fr linux-<ver> linux-<ver>.new
cd linux-<ver>.new
修改内核
diff -auNr linux-<ver> linux-<ver>.new > ../SOURCES/xxx.patch
4、修改kernel.spec文件，加入新的补丁。新增代码示例如下：
Patch900025: xxx.patch
...
ApplyOptionalPatch xxx.patch
5、重新编译内核RPM包
rpmbuild -ba SPECS/kernel.spec
Subscribe via RSS