PB173 - Ovladače jádra - Linux n.
Jiri Slabý
ITI, Fakulta Informatiky 27. 9. 2012
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012       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
O Qemu Obraz: /home/local/centos . img
• 2 účty: root/toor, user/user
• ./qemu_startZ GITu
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      2/ 16
Dnešní téma
Komunikace jádro  • uživatelský prostor
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      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)
• Do registru se uloží číslo operace
• V jádře: tabulka číslo-funkce
• syscall (__NR_fork)
• Demo: Ixr ->• __NR_f ork; příklady
O Speciální syscall
• vdso.so
Každá nová funkcionalita = nový syscall
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      4/ 16
Úkol
V userspace: pomocí syscali vypsat nějakou informaci
O syscall a __NR_write
Je třeba znát prototypy funkcí.
• Většinou jsou dokumentované: man write
• Jinak použít Ixr
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      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
0 Sockety, roury, ...
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      6/ 16
Znaková zařízení I.
• LDD3 3. a 6. kapitola
• 2-3 kroky
O Registrace rozsahu major+minor (v module_init)
• alloc_chrdev_region, register_chrdev_region, unregister_chrdev_region (linux/fs .h)
• Přidání záznamu do /proc/devices
O Registrace jednotlivých minorů (při objevení zařízení)
• cdev.add, cdev.del (linux/cdev.h)
• Po odpovídajícím mknod lze zařízení používat
O Podat zprávu udev (vytvoření /dev/*) - nepovinné
• device-create, device-destroy (linux/device.h)
• Předem je potřeba vytvořit class (module-init)
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      7/ 16
Znaková zařízení II.
Mise vrstva
Stačí-li 1 zařízení (1 minor), lze použít vrstvu mise
• Dělá všechnu práci z předchozího slidu
• Potřebujeme
a Definici mise zařízení (struct misedevice)
• Seznam implementovaných funkcí (např. open, read apod.)
a misc.register, misc.deregister
• Objeví se v /proc/misc a /dev
• linux/miscdevice.h
J. Slaby (ITI)
PB173/06
27.9.2012      8/ 16
Obsluhované funkce
Seznam implementovaných funkcí
• Funkce jako:
ssize.t (* write)(struct file *filp , const char ..user *buf, size.t count,  loff.t * of f p )
• struct file_operations(linux/fs.h)
• Parametr pro cdev.add, součást miscdevice apod.
• f iip->private_data slouží programátorovi (libovolně)
• of fp slouží programátorovi (k poznamenání průběhu)
• ..user značí ukazatel od uživatele (tomu nevěříme) a Návratové hodnoty
o int - záporné =-Echyba, jinak 0
o ssize.t - záporné = -Echyba, jinak počet zpracovaných znaků
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012      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)
PB173/06
27.9.2012       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 Ip->private.data = 3; 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 3 here */ if (count == 0)
return -EINVAL; return 0;
J. Slaby (ITI)
PB173/06
27.9.2012       11 / 16
Úkol
Vytvořit mise (znakové) zařízení s obsluhou open, read, write, release (tj. close).
O Definice struct file_operations
Q Vytvoření funkcí dle prototypu z fiie_operations (Ixr)
• Open a release s nějakým printk
• Read a write prozatím prázdná těla
• Open a release vracejí 0 (žádná chyba), read též (0 = 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)
PB173/06
27.9.2012       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)
PB173/06
27.9.2012       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)
PB173/06
27.9.2012       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 na offsetu 4	struct my { char x; void *data; };	data ... 8 bajtů na offsetu 8
J. Slabý (ITI)
PB173/06
27.9.2012       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 good { „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 bad {
unsigned long flags ;
short index ; =4>
void *data; } my;
J. Slaby (ITI)
PB173/06
27.9.2012       16/ 16