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:Original: Documentation/core-api/watch_queue.rst
:翻译:
周彬彬 Binbin Zhou <[email protected]>
:校译:
司延腾 Yanteng Si <[email protected]>
吴想成 Wu Xiangcheng <[email protected]>
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通用通知机制
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通用通知机制是建立在标准管道驱动之上的，它可以有效地将来自内核的通知消息拼接到用
户空间打开的管道中。这可以与以下方面结合使用::
* Key/keyring 通知
通知缓冲区可以通过以下方式启用：
“General setup”/“General notification queue”
(CONFIG_WATCH_QUEUE)
文档包含以下章节：
.. contents:: :local:
概述
====
该设施以一种特殊模式打开的管道形式出现，管道的内部环形缓冲区用于保存内核生成的消
息。然后通过read()读出这些消息。在此类管道上禁用拼接以及类似的操作，因为它们希望
在某些情况下将其添加的内容还原到环中-这可能最终会与通知消息重叠。
管道的所有者必须告诉内核它想通过该管道观察哪些源。只有连接到该管道上的源才会将消
息插入其中。请注意，一个源可能绑定到多个管道，并同时将消息插入到所有管道中。
还可以将过滤器放置在管道上，以便在不感兴趣时可以忽略某些源类型和子事件。
如果环中没有可用的插槽，或者没有预分配的消息缓冲区可用，则将丢弃消息。在这两种情
况下，read()都会在读取缓冲区中当前的最后一条消息后，将WATCH_META_LOSS_NOTIFICATION
插入到输出缓冲区中。
请注意，当生成一个通知时，内核不会等待消费者收集它，而是继续执行。这意味着可以在
持有自旋锁的同时生成通知，并且还可以保护内核不被用户空间故障无限期地阻碍。
消息结构
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通知消息由一个简短的头部开始::
struct watch_notification {
__u32 type:24;
__u32 subtype:8;
__u32 info;
};
“type”表示通知记录的来源，“subtype”表示该来源的记录类型（见下文观测源章节）。该类
型也可以是“WATCH_TYPE_META”。这是一个由观测队列本身在内部生成的特殊记录类型。有两
个子类型：
* WATCH_META_REMOVAL_NOTIFICATION
* WATCH_META_LOSS_NOTIFICATION
第一个表示安装了观察的对象已被删除或销毁，第二个表示某些消息已丢失。
“info”表示一系列东西，包括：
* 消息的长度，以字节为单位，包括头（带有WATCH_INFO_LENGTH的掩码，并按
WATCH_INFO_LENGTH__SHIFT移位）。这表示记录的大小，可能在8到127字节之间。
* 观测ID（带有WATCH_INFO_ID掩码，并按WATCH_INFO_ID__SHIFT移位）。这表示观测的主
叫ID，可能在0到255之间。多个观测组可以共享一个队列，这提供了一种区分它们的方法。
* 特定类型的字段（WATCH_INFO_TYPE_INFO）。这是由通知生产者设置的，以指示类型和
子类型的某些特定含义。
除长度外，信息中的所有内容都可以用于过滤。
头部后面可以有补充信息。此格式是由类型和子类型决定的。
观测列表（通知源）API
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“观测列表“是订阅通知源的观测者的列表。列表可以附加到对象（比如键或超级块），也可
以是全局的（比如对于设备事件）。从用户空间的角度来看，一个非全局的观测列表通常是
通过引用它所属的对象来引用的（比如使用KEYCTL_NOTIFY并给它一个密钥序列号来观测特定
的密钥）。
为了管理观测列表，提供了以下函数：
* ::
void init_watch_list(struct watch_list *wlist,
void (*release_watch)(struct watch *wlist));
初始化一个观测列表。 如果 ``release_watch`` 不是NULL，那么这表示当watch_list对
象被销毁时，应该调用函数来丢弃观测列表对被观测对象的任何引用。
* ``void remove_watch_list(struct watch_list *wlist);``
这将删除订阅watch_list的所有观测，并释放它们，然后销毁watch_list对象本身。
观测队列（通知输出）API
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“观测队列”是由应用程序分配的用以记录通知的缓冲区，其工作原理完全隐藏在管道设备驱
动中，但必须获得对它的引用才能设置观测。可以通过以下方式进行管理：
* ``struct watch_queue *get_watch_queue(int fd);``
由于观测队列在内核中通过实现缓冲区的管道的文件描述符表示，用户空间必须通过系
统调用传递该文件描述符，这可以用于从系统调用中查找指向观测队列的不透明指针。
* ``void put_watch_queue(struct watch_queue *wqueue);``
该函数用以丢弃从 ``get_watch_queue()`` 获得的引用。
观测订阅API
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“观测”是观测列表上的订阅，表示观测队列，从而表示应写入通知记录的缓冲区。观测队列
对象还可以携带该对象的过滤规则，由用户空间设置。watch结构体的某些部分可以由驱动程
序设置::
struct watch {
union {
u32 info_id; /* 在info字段中进行OR运算的ID */
...
};
void *private; /* 被观测对象的私有数据 */
u64 id; /* 内部标识符 */
...
};
``info_id`` 值是从用户空间获得并按WATCH_INFO_ID__SHIFT移位的8位数字。当通知写入关
联的观测队列缓冲区时，这将与struct watch_notification::info的WATCH_INFO_ID字段进
行或运算。
``private`` 字段是与watch_list相关联的驱动程序数据，并由 ``watch_list::release_watch()``
函数清除。
``id`` 字段是源的ID。使用不同ID发布的通知将被忽略。
提供以下函数来管理观测:
* ``void init_watch(struct watch *watch, struct watch_queue *wqueue);``
初始化一个观测对象，把它的指针设置到观察队列中，使用适当的限制来避免死锁。
* ``int add_watch_to_object(struct watch *watch, struct watch_list *wlist);``
将观测订阅到观测列表（通知源）。watch结构体中的driver-settable字段必须在调用
它之前设置。
* ::
int remove_watch_from_object(struct watch_list *wlist,
struct watch_queue *wqueue,
u64 id, false);
从观测列表中删除一个观测，该观测必须与指定的观测队列（``wqueue``）和对象标识
符（``id``）匹配。通知（``WATCH_META_REMOVAL_NOTIFICATION``）被发送到观测队列
表示该观测已被删除。
* ``int remove_watch_from_object(struct watch_list *wlist, NULL, 0, true);``
从观测列表中删除所有观测。预计这将被称为销毁前的准备工作，届时新的观测将无法
访问观测列表。通知（``WATCH_META_REMOVAL_NOTIFICATION``）被发送到每个订阅观测
的观测队列，以表明该观测已被删除。
通知发布API
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要将通知发布到观测列表以便订阅的观测可以看到，应使用以下函数::
void post_watch_notification(struct watch_list *wlist,
struct watch_notification *n,
const struct cred *cred,
u64 id);
应预先设置通知格式，并应传入一个指向头部（``n``）的指针。通知可能大于此值，并且缓
冲槽为单位的大小在 ``n->info & WATCH_INFO_LENGTH`` 中注明。
``cred`` 结构体表示源（对象）的证书，并传递给LSM，例如SELinux，以允许或禁止根据该队
列（对象）的证书在每个单独队列中记录注释。
``id`` 是源对象ID（如密钥上的序列号）。只有设置相同ID的观测才能看到这个通知。
观测源
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任何特定的缓冲区都可以从多个源获取信息。 这些源包括:
* WATCH_TYPE_KEY_NOTIFY
这种类型的通知表示密钥和密钥环的变化，包括密钥环内容或密钥属性的变化。
更多信息请参见Documentation/security/keys/core.rst。
事件过滤
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当创建观测队列后，我们可以应用一组过滤器以限制接收的事件::
struct watch_notification_filter filter = {
...
};
ioctl(fd, IOC_WATCH_QUEUE_SET_FILTER, &filter)
过滤器的描述的类型变量是::
struct watch_notification_filter {
__u32 nr_filters;
__u32 __reserved;
struct watch_notification_type_filter filters[];
};
其中“nr_filters”表示filters[]数组中过滤器的数量，而“__reserved”应为0。
“filter”数组有以下类型的元素::
struct watch_notification_type_filter {
__u32 type;
__u32 info_filter;
__u32 info_mask;
__u32 subtype_filter[8];
};
其中：
* ``type`` 是过滤的事件类型，应类似于“WATCH_TYPE_KEY_NOTIFY”。
* ``info_filter`` 与 ``info_mask`` 充当通知记录的信息字段的过滤器，只有在以下情
况，通知才会写入缓冲区::
(watch.info & info_mask) == info_filter
例如，这可以用于忽略不在一个挂载树上的观测点的事件。
* ``subtype_filter`` 是一个位掩码，表示感兴趣的子类型。subtype_filter[0]的
bit[0]对应子类型0，bit[1]对应子类型1，以此类推。
若ioctl()的参数为NULL，则过滤器将被移除，并且来自观测源的所有事件都将通过。
用户空间代码示例
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缓冲区的创建如下所示::
pipe2(fds, O_TMPFILE);
ioctl(fds[1], IOC_WATCH_QUEUE_SET_SIZE, 256);
它可以被设置成接收密钥环变化的通知::
keyctl(KEYCTL_WATCH_KEY, KEY_SPEC_SESSION_KEYRING, fds[1], 0x01);
然后，这些通知可以被如下方式所使用::
static void consumer(int rfd, struct watch_queue_buffer *buf)
{
unsigned char buffer[128];
ssize_t buf_len;
while (buf_len = read(rfd, buffer, sizeof(buffer)),
buf_len > 0
) {
void *p = buffer;
void *end = buffer + buf_len;
while (p < end) {
union {
struct watch_notification n;
unsigned char buf1[128];
} n;
size_t largest, len;
largest = end - p;
if (largest > 128)
largest = 128;
memcpy(&n, p, largest);
len = (n->info & WATCH_INFO_LENGTH) >>
WATCH_INFO_LENGTH__SHIFT;
if (len == 0 || len > largest)
return;
switch (n.n.type) {
case WATCH_TYPE_META:
got_meta(&n.n);
case WATCH_TYPE_KEY_NOTIFY:
saw_key_change(&n.n);
break;
}
p += len;
}
}
}
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