PB173 - Ovladače jádra - Linux n.
Jiří Slabý
ITI, Fakulta Informatiky 4. 10. 2011
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011       1 / 16
Důležité informace
• Kolokvium za DÚ
• DÚ do příštího cvičení
• Login/heslo
• vyvoj/vyvoj
• GIT: git://github.com/jirislaby/pbl73.git
• git pull —rebase
• Qemu Obraz: /home/local/centos . img
• 2 účty: root/toor, user/user
• ./qemu_startz GITu
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 2/16
Dnešní téma
Komunikace jádro  • uživatelský prostor
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 3/16
Komunikace I.
O Voláním funkce: systém call (syscall)
• Skok do jádra speciální instrukcí (x86_64: syscall)
• O skok se stará libc (fwrite^write^syscaii^instrukce)
• Drahá operace (přepnutí kontextu)
• 1. parametr syscaliu je číslo operace
• V jádře: tabulka číslo-funkce
• syscall (__NR_fork)
• Demo: Ixr ->• __NR_f ork
O Speciální syscall
• vdso.so
Každá nová funkcionalita = nový syscall
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 4/16
Úkol
V userspace: pomocí syscali vypsat nějakou informaci
O syscall a __NR_write
Je třeba znát prototypy funkcí. a Většinou jsou dokumentované: man write • Jinak použít Ixr
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 5/16
Komunikace 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)
PB173/02
4. 10. 2011 6/16
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)
PB173/02
4. 10. 2011 7/16
Znaková zařízení II.
Stačí-li 1 zařízení (1 minor), lze použít vrstvu mise
• Dělá všechnu práci z předchozího slidu
• Potřebujeme
• Seznam implementovaných funkcí (opět; viz dále)
• Definici mise zařízení (struct misedevice)
• misc.register, misc.deregister
• Objeví se v /proc/misc a /dev
• linux/misedevice.h
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 8/16
Popis funkcí
Seznam funkcí, které chceme obsluhovat
• struct file_operations(linux/fs.h)
« Parametr pro cdev_add, součást miscdevice apod.
ssize.t (* write)(struct file *filp , const char ..user *buf, size.t count,   loff.t * off p )
• f iip->private_data slouží programátorovi (libovolně)
• of fp slouží programátorovi (k poznamenání průběhu)
• ..user značí ukazatel od uživatele (tomu nevěříme)
• Návratové hodnoty
• int - záporné = -Echyba, jinak 0
o ssize.t - záporné = -Echyba, jinak počet zpracovaných znaků
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 9/16
Úkol
O Najděte všechny možné funkce, které lze obsluhovat
o Najděte struct f ile_operations v Ixr 9 Projděte strukturu
O Najděte možné chybové návratové hodnoty • Najděte eperm v Ixr » Projděte ostatní
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 10/16
Příklad operací
struct file.operations my.fops = { .owner = THISJVIODULE, . open = my.open , . write = my.write , . release = my.release ,
};
int my.open (struct inode *inode , struct file *filp) { f i I p->pri vate.data = ..something; return 0;
}
ssize.t my.write (struct file *filp , const char ..user *buf, size.t
count,   loff.t * of f p ) { /* filp->private.data is ..something here */ if (count == 0)
return -EINVAL; return 0;
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 11/16
Úkol
Vytvořit mise (znakové) zařízení s obsluhou open, read, write, release (tj. close).
O Definice struct file_operations
0 Vytvoření funkcí dle prototypu z fiie_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)
PB173/02
4. 10. 2011 12/16
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)
PB173/02
4. 10. 2011 13/16
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)
PB173/02
4. 10. 2011 14/16
Datové typy
• Jádro a proces může běžet s různými bitovými šířkami (32, 64-bit)
• Problém s ukazateli a long proměnnými
• Jiná délka dat
• Jiné zarovnání struktur
Uživatel (32-bit)		Jádro (64-bit)
data ... 4 bajty	struct my { void *data; };	data ... 8 bajtů
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 15/16
Pevné typy v jádře
z hlediska počtu bitů
• linux/types. h
• __u8, __ul6, __u32, __u64
• __s8, __sl6, __s32, __s64
• Ukazatele musí být v union s __u64
struct my {
„u64 flags ; __s1 6 index ; union {
void *data; „u64 filler;
};
} my;
read(fd, &my, sizeof(my)); i o ct I (fd , DO.SOMETHING, &my) ;
struct my {
unsigned long flags ;
short index ; =4>
void *data; } my;
J. Slabý (ITI)
PB173/02
4. 10. 2011 16/16