1、前言
struct kref结构体是一个引用计数器，它被嵌套进其它的结构体中，记录所嵌套结构的引用计数。引用计数用于检测内核中有多少地方使用了某个对象，每当内核的一个部分需要某个对象所包含的信息时，则该对象的引用计数加1，如果不需要相应的信息，则对该对象的引用计数减1，当引用计数为0时，内核知道不再需要该对象，将从内存中释放该对象。
2、kref结构体
在Linux的内核源码中，struct kref结构体的定义在include/linux/kref.h文件中，结构体定义如下所示：
struct kref { refcount_t refcount; };
其中，refcount_t的类型定义如下所示：
typedef struct refcount_struct { atomic_t refs; } refcount_t;
该数据结构比较简单，它提供了一个原子引用计数值atomic_t refs，atomic_t是原子类型，对其操作都要求是原子执行。“原子”在这里意味着，对该变量的加1和减1操作在多处理器系统上也是安全的。
3、kref操作
（1）初始化引用计数
Linux内核中提供了初始化struct kref结构体的函数接口，如下：
#define KREF_INIT(n) { .refcount = REFCOUNT_INIT(n), } /** * kref_init - initialize object. * @kref: object in question. */ static inline void kref_init(struct kref *kref) { refcount_set(&kref->refcount, 1); }
KREF_INIT(n)是一个宏定义，该宏用于将引用计数变量初始化为n，另外Linux内核还提供了一个kref_init()函数接口，该函数的功能用于将引用计数变量初始化为1。
（2）读取引用计数器的值
Linux内核中，读取引用计数器的值的函数接口为kref_read()，该函数的定义如下：
static inline unsigned int kref_read(const struct kref *kref) { return refcount_read(&kref->refcount); }
该函数传入的参数为struct kref指针，函数的返回值为读取到的引用计数器的值。
（3）引用计数器加1操作
Linux内核中，引用计数器加1操作的函数接口为kref_get()，函数的定义如下所示：
static inline void kref_get(struct kref *kref) { refcount_inc(&kref->refcount); }
该函数的传入参数为struct kref结构体体指针。
（4）引用计数器减1操作
同时，内核也提供了引用计数器减1操作的函数接口kref_put()，函数的定义如下所示：
static inline int kref_put(struct kref *kref, void (*release)(struct kref *kref)) { if (refcount_dec_and_test(&kref->refcount)) { release(kref); return 1; } return 0; }
参数：
kref：要减1操作的struct kref结构体指针
release：函数指针，当引用计数器的值为0时，则调用此函数
返回值：
成功：如果引用对象被成功释放则返回1
其他情况：返回0
4、kref的使用规则
在Documentation/kref.txt文件中总结了struct kref引用计数的一些规则，下面是该文件的简单翻译：
（1）介绍
对于哪些用在多种场合，被到处传递的结构，如果没有引用计数，出现bug几乎是肯定的事，因此，我们需要用到kref，它允许我们在已有的结构中方便地添加引用计数。
可以用如下的方式添加kref到已有的数据结构中：
struct my_data { … struct kref refcount; … };
struct kref可以出现在自己定义结构体中的任意位置。
（2）初始化
在分配kref后，必须将kref进行初始化，可以调用kref_init()函数，将kref的计数值初始为1：
struct my_data *data; data = kmalloc(sizeof(*data), GFP_KERNEL); if (!data) return –ENOMEM; kref_init(&data->refcount);
（3）kref的使用规则
初始化kref之后，kref的使用应该遵循以下三条规则：
1）如果你创建了一个结构指针的非暂时性副本，特别是当这个副本指针会被传递到其它执行线程时，你必须在传递副本指针之前执行kref_get()：
kref_get(&data->refcount);
2）当你使用完，不再需要结构的指针，必须执行kref_put，如果这是结构指针的最后一个引用，release()函数会被调用，如果代码绝不会在没有拥有引用计数的请求下去调用kref_get()，在kref_put()时就不需要加锁：
kref_put(&data->refcount, data_release);
3）如果代码试图在还没有拥有引用计数的情况下就调用kref_get()，就必须串行化kref_put()和kref_get()的执行，因为很可能在kref_get()执行之前或者执行中，kref_put()就被调用并把整个结构释放掉：
例如，你分配了一些数据并把它传递到其它线程去处理：
void data_release(struct kref *kref) { struct my_data *data = container_of(kref, 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; }
这样做，无论两个线程的执行顺序是怎么样都无所谓，kref_put()知道何时数据不再有引用计数，结构体可以被销毁，kref_get()调用不需要再加锁，因为在my_data_handler()中调用kref_get()时已经拥有一个引用，同样，kref_put()也不需要加锁。
注意规则一中的要求，必须在传递指针之前调用kref_get()，决不能写成下面的代码：
task = kthread_run(more_data_handling, data, “more_data_handling”); if (task == ERR_PTR(-ENOMEM)) { rv = -ENOMEM; goto out; } else { /* BAD BAD BAD – get is after the handoff */ kref_get(&data->refcount);
不要认为自己在使用上面的代码时知道自己在做什么，首先，你可能并不知道你在做什么，其次，你可能知道你在做什么（在部分加锁的情况下上面的代码也是正确的），但一些修改或者复制你代码的人并不知道在做什么，这是一种不好的使用方式。
当然，在部分情况下也可以优化对get和put的使用，例如，你已经完成了对这个数据的处理，并要把它传递给其它线程，就不需要做多多余的get和put了：
/* Silly extra get and put */ kref_get(&obj->ref); enqueue(obj); kref_put(&obj->ref, obj_cleanup);
只需要做enqueue操作即可，可以在最后加一条注释：
enqueue(obj); /* We are done with obj, so we pass our refcount off to the queue. DON'T TOUCH obj AFTER HERE! */
第三条规则处理起来是最麻烦的，例如，你有一列数据，每条数据都有kref计数，你希望获取第一条数据，但是你不能简单地把第一条数据从链表中取出并调用kref_get()，这违背了第三条规则，在调用kref_get()以前你并没有一个引用，因此，你需要增加一个mutex（或者其它锁）：
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_data, 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); }
如果你不想在整个释放过程中都加锁，kref_put的返回值就很有用了，例如，你不想在加锁的情况下调用kfree，可以像下面这样使用kref_put：
static void release_entry(struct kref *ref) { /* All work is done after the return from kref_put() */ } static void put_entry(struct my_data *entry) { mutex_lock(&mutex); if (kref_put(&entry->refcount, release_entry)) { list_del(&entry->link); mutex_unlock(mutex); kfree(entry); } else mutex_unlock(&mutex); }
如果在撤销结构体的过程中需要调用其它的需要更长时间的函数，或者函数也可能获取同样的互斥锁，代码可以进行优化：
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_data, link); if (!kref_get_unless_zero(&entry->refcount)) entry = NULL; } mutex_unlock(&mutex); return entry; } static void release_entry(struct kref *ref) { struct my_data *entry = container_of(ref, struct my_data, refcount); mutex_lock(&mutex); list_del(&entry->link); mutex_unlock(&mutex); kfree(entry); } static void put_entry(struct my_data *entry) { kref_put(&entry->refcount, release_entry); }
5、小节
在Linux内核中，使用了struct kref这个结构体来进行对象管理的引用计数，对该结构体的操作为“原子”操作，常用的函数接口有用来初始化引用计数器的kref_init()、引用计数加1操作的kref_get()和引用计数减1操作的kref_put()，通过引用计数，能够方便地进行对象管理。
参考：
https://www.bbsmax.com/A/6pdDB7DXJw/
https://blog.csdn.net/qb_2008/article/details/6840387