04 · 开发视图：源码分层、模块边界与驱动契约

结论：nbcon 没有新建子系统，而是把 kernel/printk/ 切成五层：调用者（panic / lockdep / RCU 等标记 emergency）→ printk 前端（printk.c：注册、vprintk_emit()、legacy 循环与线程、panic 刷出）→ 选路策略（internal.h：printk_get_console_flush_type()）→ nbcon 核心（nbcon.c：所有权、发射、线程、原子刷出）→ 存储（printk_ringbuffer.c）。驱动经两份契约接入：console.h（四个回调 + unsafe API）和 serial_core.h（uart_port_lock() 自动获取 nbcon 上下文）。转换一个驱动，要实现 write_thread / write_atomic / device_lock / device_unlock、置 CON_NBCON，并把每一次寄存器访问包进 unsafe 区。从 6.6 到 7.3，nbcon.c 从无到 2084 行，主要作者是 John Ogness（26 个非合并提交）、Thomas Gleixner（10 个）和 Petr Mladek（7 个）。

分层与文件

nbcon.c 按职责分块（v7.3）：

Kconfig 与编译期开关：nbcon 没有独立的 Kconfig，随 CONFIG_PRINTK 编入。唯一与 RT 相关的开关是 force_legacy_kthread()：#ifdef CONFIG_PREEMPT_RT 时为 true（internal.h:31），它决定 legacy 控制台在 RT 上一律交给 pr/legacy。CONFIG_PRINTK_EXECUTION_CTX（7.0）给 nbcon_write_context 增加 cpu/pid/comm，供 netconsole 等使用。

驱动契约

以 v7.3 的 pl011 为例（drivers/tty/serial/amba-pl011.c），转换后的控制台描述符：

static struct console amba_console = {                     /* amba-pl011.c:2725 */
    .name       = "ttyAMA",
    .setup      = pl011_console_setup,     /* 7.3：clk_prepare_enable() 常开 */
    .exit       = pl011_console_exit,      /* 7.3：clk_disable_unprepare() */
    .write_atomic   = pl011_console_write_atomic,
    .write_thread   = pl011_console_write_thread,
    .device_lock    = pl011_console_device_lock,   /* __uart_port_lock_irqsave() */
    .device_unlock  = pl011_console_device_unlock,
    .flags      = CON_PRINTBUFFER | CON_ANYTIME | CON_NBCON,
};

两个写回调的结构差异，就是 nbcon 的核心取舍：

/* write_atomic：整串在一个 unsafe 区里写完——高优先级上下文，宁可让别人等 */
pl011_console_write_atomic()                                /* :2645 */
    if (!nbcon_enter_unsafe(wctxt)) return;
    保存并改写 CR → [补换行] → uart_console_write(全部) → 等 TX 空 → 恢复 CR
    nbcon_exit_unsafe(wctxt);

/* write_thread：每个字节一个 unsafe 区——低优先级，随时给 emergency 让路 */
pl011_console_write_thread()                                /* :2673 */
    if (!nbcon_enter_unsafe(wctxt)) return;
    保存并改写 CR
    if (nbcon_exit_unsafe(wctxt))
        for (i = 0; i < len; i++) {
            if (!nbcon_enter_unsafe(wctxt)) break;
            uart_console_write(1 字节);
            if (!nbcon_exit_unsafe(wctxt)) break;
        }
    while (!nbcon_enter_unsafe(wctxt))      /* 被抢了也必须复原硬件 */
        nbcon_reacquire_nobuf(wctxt);
    等 TX 空 → 恢复 CR → nbcon_exit_unsafe(wctxt);

驱动转换检查单（来自 6.13–7.3 的驱动提交与修复）：

1. device_lock() 用驱动自己的锁，并且必须禁迁移。uart 用 __uart_port_lock_irqsave()（双下划线版本，不再嵌套获取 nbcon）。
2. 所有寄存器访问都放进 unsafe 区。write_thread 逐字节开安全窗口，write_atomic 整串一个区。
3. 被抢后用 nbcon_reacquire_nobuf() 复原硬件。复原后 wctxt->outbuf == NULL，核心据此判定「本条没打完」。
4. 从行中间接管时先补 \n（pl011 / 8250 / imx 的 console_line_ended）。
5. write_atomic() 里不能睡眠、不能唤醒任务、不能拿 RT 下会睡眠的锁：8250 把 modem control 延后到 irq_work（7.3 再改 LAZY，37aba16e7943）；pl011 原来在 write_atomic() 里 clk_enable()，7.3 改为控制台存续期间时钟常开（c0e8cfef7546）。
6. 写不出安全原子路径（例如依赖网络栈）时，置 CON_NBCON_ATOMIC_UNSAFE，让 write_atomic() 只在 panic 末尾被尝试（netconsole，7.0）。
7. 非打印路径（改波特率、tty 发送）只要用了 uart_port_lock*() 就自动与原子输出互斥；非 uart 驱动要自己调用 nbcon_device_try_acquire() / release()。
8. 7.0 起，nbcon_alloc() 除检查 write_thread 外，还要求 device_lock / device_unlock 必须提供，否则注册失败（bdfcca65e7a6）。

各版本的开发视图增量

自己核对开发视图

# 主线各版本 nbcon.c 的函数清单
git -C linux show v6.7:kernel/printk/nbcon.c | grep -n '^[a-z].*(' 
git -C linux show master:kernel/printk/nbcon.c | grep -n '^[a-z].*('
# 哪些驱动已是 nbcon（会按需拉取 blob）
git -C linux grep -l CON_NBCON master -- drivers
# 某提交进了哪个版本
git -C linux describe --contains --match 'v[67].*' 2eb2608618ce