24 内核开发- Linux 内核各种设计模式

Linux 内核中使用了各种设计模式来组织和结构其庞大的代码库。以下是 Linux 内核中的一些常见设计模式：

1. 单例模式：

 模块： init 模块

 目的： 初始化内核并创建第一个进程 (init_task)

 实现： init_task 是一个单例对象，通过 &init_task 全局变量访问

2. 工厂模式：

 模块： slab 模块

 目的： 分配和管理内核内存

 实现： kmalloc() 函数是一个工厂方法，根据请求的大小和类型创建适当的内存对象

3. 观察者模式：

 模块： inotify 模块

 目的： 监视文件系统更改

 实现： 文件系统使用观察者模式来通知 inotify 模块文件系统更改

4. 策略模式：

 模块： mm 模块

 目的： 管理内核内存

 实现： 内核使用策略模式来选择不同的内存管理算法，如 Buddy 系统和 SLOB

5. 桥接模式：

 模块： vfs 模块

 目的： 提供文件系统抽象

 实现： 内核使用桥接模式将文件系统抽象与具体的文件系统实现分离开来，如 ext4 和 XFS

6. 装饰器模式：

 模块： fscrypt 模块

 目的： 加密文件系统内容

 实现： 内核使用装饰器模式为现有文件系统添加加密功能

7. 代理模式：

 模块： security 模块

 目的： 控制对受保护资源的访问

 实现： 内核使用代理模式来限制对系统调用和文件操作的访问

8. 模板方法模式：

 模块： fs 模块

 目的： 提供文件系统操作的通用框架

 实现： 内核使用模板方法模式来实现文件系统操作，如读写文件

9. 责任链模式：

 模块： syscalls 模块

 目的： 处理系统调用

 实现： 内核使用责任链模式将系统调用请求传递给一系列内核函数

10. 状态模式：

 模块： task 模块

 目的： 管理进程的状态

 实现： 内核使用状态模式来管理进程的状态，如运行、等待和停止

这些实例展示了如何将设计模式应用于 Linux 内核模块开发，以提高模块的模块化、可扩展性和可维护性。

lwn 上有关内核模式的汇总文章，对于学习内核中涉及模式有很大帮组启发

内核设计模式 Patterns   https://lwn.net/Kernel/Index/#Development_model-Patterns 

Linux kernel design patterns - part 1 (June 8, 2009)

Linux kernel design patterns - part 2 (June 12, 2009)

Linux kernel design patterns - part 3 (June 22, 2009)

Ghosts of Unix Past: a historical search for design patterns (October 27, 2010)

Ghosts of Unix past, part 2: Conflated designs (November 4, 2010)

Ghosts of Unix past, part 3: Unfixable designs (November 16, 2010)

Ghosts of Unix past, part 4: High-maintenance designs (November 23, 2010)

Object-oriented design patterns in the kernel, part 1 (June 1, 2011)

Object-oriented design patterns in the kernel, part 2 (June 7, 2011)

Flags as a system call API design pattern (February 12, 2014)

Proper handling of unknown flags in system calls (February 26, 2014)

Losing the magic (December 5, 2022)