PB173 - Ovladače jádra - Linux li.
Jiří Slabý
ITI, Fakulta Informatiky
5. 10. 2010
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010      1 /1
Důležité informace
• Kolokvium za DÚ
• DÚ do příštího cvičení
• Login/heslo
O Exportované domovské adresáře => login/login (z Fl) O Jinak ^> vyvoj/vyvoj
• GIT: git: / / decibel. f i . muni . c z / ~xslaby/pbl73
• git pull —rebase
• Qemu Obraz: /home/local/centos . img
• 2 účty: root/toor, user/user
• ./qemu_startZ GITu
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 2/1
Dnešní téma
Komunikace jádro  • uživatelský prostor
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 3/1
Komunikace s uživatelem I.
O Voláním funkce: systém call (syscall)
• V jádře: tabulka číslo-funkce (unistd.h)
• Skok do jádra speciální instrukcí (x86_64: syscall)
• O skok se stará libc (fwrite^write^syscaii^instrukce)
• Drahá operace (přepnutí kontextu)
• syscall (__NR_write,   STDOUT.FILENO,   "Test\n", 5);
• Demo: Ixr ->• __NR_write O Speciální syscall
• Bez skoku do jádra, v knihovně linkované jádrem (vdso. so)
• Několik málo jednoduchých funkcí (gettimeof day, ...)
Každá nová funkcionalita = nový syscall
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 4/1
Úkol
V userspace: pomocí volání syscali spustit /bin/date. Předtím vypsat nějakou informaci.
O syscall (__NR_write,   . . .,   "Running date\n",   . . . ) O syscall (__NR_execve,   "/bin/date", ...)
Je třeba znát prototypy funkcí.
• Většinou JSOU dokumentované: man write, man execve
• Jinak použít Ixr
• sys_fork
• SYSCALL-DEFINEl (rmdir,   ...) ->• sys_rmdir
• SYSCALL_DEFINE3 (read,   ...) ->• sys.read
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 5/1
Komunikace s uživatelem II.
O Speciální soubory v /dev
• Komunikace přes soubor (není nutný nový syscall)
• Seznam vDocumentation/devices.txta/proc/devices
• Identifikované jako major a minor čísla
• Většinou major=ovladač, minor=zanzení (tty: 4, 0-63)
• Blokové (disky apod.)
• Komunikace po blocích
• Nebudeme se jimi zabývat (popsány v LDD)
• Znakové (ostatní)
• Komunikace po znacích (bajtech)
• Viz následující slidy
O Sockety, roury, ...
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 6/1
Znaková zařízení I.
• LDD3 3. a 6. kapitola
• 2-3 kroky
O Registrace rozsahu major+minor (module.init)
• alloc-chrdev_region, register_chrdev_region, unregister_chrdev_region (linux/fs .h)
• Přidání záznamu do /proc/devices
O Registrace jednotlivých minorů (PCI, USB, .. .probe)
• cdev.add, cdev.del (linux/cdev.h)
• Po odpovídajícím mknod lze zařízení používat
0 Podat zprávu udev (vytvoření /dev/*) - nepovinné (probe)
• device_create, device-destroy (linux/device.h)
• Předem je potřeba vytvořit class (module.init)
• Implementuje open, close, read, write, ioctl, mmap, . ..
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 7/1
Stačí-li 1 zařízení (1 minor), lze použít vrstvu mise
• Dělá všechnu práci z předchozího slidu
• Potřebujeme
• Seznam implementovaných funkcí (opět)
a Definici mise zařízení (struct misedevice)
• misc.register, misc.deregister
• Objeví se V /proc/misc a /dev
• linux/misedevice.h
Popis funkcí
• struct file_operations(linux/fs.h)
• Seznam funkcí, které chceme obsluhovat
• Parametr pro cdev_add, jsou v miscdevice apod.
struct module *owner; /* = THIS-MODULE */ int (*open)(struct inode *inode , struct file *filp) ssize.t (* read)(struct file *filp , char ..user *buf, size.t count, loff.t * of f p )
int (* release)(struct inode *inode , struct file *filp);
• f iip->private_data slouží programátorovi (libovolně)
• of fp slouží programátorovi (k poznamenání průběhu) a ..user značí ukazatel od uživatele
a Návratové hodnoty
o int - záporné =-Echyba, jinak 0
o ssize.t - záporné = -Echyba, jinak počet zpracovaných znaků
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 9/1
Úkol
Vytvořit mise (znakové) zařízení s obsluhou open, read, write, release (tj. close).
O Definice struct file_operations
0 Vytvoření funkcí dle prototypu z f iie.operations (nalézt v Ixr)
• Open a release s nějakým printk
• Read a write prozatím prázdná těla
• Open a release vracejí 0 (žádná chyba), read též (EOF), write count (zapsáno vše)
O Definice struct misedevice
• minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, name, fops
O misc.register/deregister do module_init/exit Q make, insmod
O Vyzkoušení cat /dev/name (name je Z misedevice)
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 10/1
Uživatelská paměť
• Něco, čemu nelze věřit (NULL, ukazatel to tabulek oprávnění,...)
• Nutnost kontroly
• copy.from.user, copy.to.user
• „memcpy" s kontrolou
• Vracejí počet NEzkopírovaných znaků (0=OK)
• get.user, put.user
• Jen primitiva (char, short, int, long)
• „var = * (type *) buf" a „* (type *)buf = var" S kontrolou
• Vracejí O nebo chybu (záporná hodnota)
• Definované v linux/uaccess. h
Demo: pb173/02
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 11/1
Úkol
Dopsat těla funkcí read a write tak, aby zpracovávala data.
O write vypíše uživatelský buffer pomocí printk
• copy.from.user (chyba = return -EFAULT)
• Ukončit zkopírovaný řetězec pomocí \0
Q read bude vracet "Ahoj"
• copy.to.user
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 12/1
Datové typy
• Jádro a proces může běžet s různými bitovými šířkami (32, 64-bit) a Problém s ukazateli a long proměnnými
• Jiná délka dat
• Jiné zarovnání struktur
• Jádro definuje pevné typy (z hlediska počtu bitů)
• linux/types.h
• __u8, __ul6, __u32, __u64
• __s8, __sl6, __s32, __s64
• Ukazatele musí být v union s __u 64
struct my {
struct my { unsigned long flags ; short index ; void *data;
„u64 flags ; __s1 6 index ; union {
void *data;
} my;
„u64 filler;
};
} my;
read(fd, &my, sizeof(my)); ioctl {fd , DO.SOMETHING, &my) ;
J. Slabý (ITI)
PB173/01
5. 10. 2010 13/1