PB173 - Ovladače jádra - Linux
II. Komunikace
Jiri Slabý
ITI, Fakulta informatiky 24. 9. 2013
Důležité informace
• Kolokvium za DÚ
• DÚ do příštího cvičení
• Login/heslo
• vyvoj/vyvoj
• GIT: http://github.com/jirislaby/pbl73
• git pull —rebase
• Studijní materiály v iSu
J. Slabý (ITI, Fl) PB173/02 24.9.2013      2/ 19
Část I
Komunikace jádro ^ uživatelský prostor
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      3/ 19
Komunikace I.
O Voláním funkce: systém call (syscall)
• Skok do jádra speciální instrukcí (x86_64: syscall)
• O Skok se Stará NbC (f write^write^syscall^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, Fl)
PB173/02
24.9.2013      4/ 19
Úkol
V userspace: pomocí syscali vypsat nějakou informaci
syscall a __NR_write
Je třeba znát prototypy funkcí, a Většinou jsou dokumentované: man write • Jinak použít Ixr
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      5/ 19
Komunikace II.
Q Speciální soubory v /dev
• Komunikace přes soubor (není nutný nový syscall)
• Seznam V Documentation/devices .txt a/proc/devices
• Identifikované jako major a minor čísla
• Většinou major=ovladač, minor=zařízení (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, Fl)
PB173/02
24.9.2013      6/ 19
Část II
Znaková zařízení
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      7/ 19
Obsluhované funkce
struct file_operations (linux/fs.h)
• Funkce jako:
ssize.t (* write) (struct file * file , const char ..user *buf, size.t count, loff.t * of f p)
a f ile->private_data slouží programátorovi (libovolně)
• offp slouží programátorovi (k poznamenání průběhu)
•__user značí ukazatel od uživatele (tomu nevěříme)
a Návratové hodnoty
9 int - záporné = -Echyba, jinak 0
• ssize_t - záporné = -Echyba, jinak počet zpracovaných znaků
• Vždy podle standardu (např. POSIX)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      8/ 19
Úkol
O Najděte všechny možné funkce, které lze obsluhovat
• Najděte struct f ile_operations V Ixr
9 Projděte strukturu O Najděte možné chybové návratové hodnoty
• Najděte eperm v Ixr
• Projděte ostatní
• Podívejte se do man write na možné návratové hodnoty
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      9/ 19
Příklad operací
struct file-operations my.fops = { .owner = THIS.MODULE, .open = my.open, . write = my.write,
};
int my.open(struct inode *inode, struct file * filp ) { filp ->private-data = 3; return 0;
}
ssize.t my.write(struct file *filp, const char ..user *buf, size.t count, loff.t * off p) { /* filp ->private.data is 3 here */ if (count == 0)
return -EINVAL; return 0;
}
J. Slaby (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      10/ 19
Úkol
Obsluha open, read, write, release (tj. Close)
O Definice struct f ile_operations
O Vytvoření funkcí dle prototypu z f iie_operations (Ixr)
• Open a release s nějakým printk
• Read a write prozatím prázdná těla
• Návratové hodnoty
• Open a release vracejí 0 (žádná chyba)
• Read též (0 = EOF)
• Write vrací count (zapsáno vše)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013       11 / 19
Vytvoření znakového zařízení
• LDD3 3. a 6. kapitola a 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_init, cdev_add, cdev_del (linux/cdev.h)
• Parametr pro cdev_init je struct f ile_operations
• Po odpovídajícím mknod lze zařízení používat
0 Podat zprávu udev (vytvoření /dev/*) - nepovinné
• device_create, device_destroy(linux/device.h)
• Předem je potřeba vytvořit class (moduie_init)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013       12/ 19
Úkol
Vytvoření znakového zařízení
O Globální struct cdev O V module_init
alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "jméno")
• Vypište MAJOR(dev) a MINOR(dev)
• cdev_init
• cdev_add
O V module_exit
• cdev_del
9 unregister_chrdev_region O insmod
0 Ověřte vytvoření v /proc/devices
O Podle výpisu Shora: mknod soubor c MAJ MIN
O Vyzkoušejte cat soubor
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      13/ 19
Vytvoření znakového zařízení pomocí mise
Mise vrstva
• Stačí-li 1 minor
• Dělá všechnu práci včetně volání udev
• Potřebujeme
• Definici mise zařízení (struct misedevice)
• Opět struct file_operations
• misc_register, misc_deregister
• Objeví se V /proc/misc a /dev
• linux/miscdevice.h
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013       14/ 19
Úkol
Vytvořit mise zařízení
O Definice struct misedevice
• minor = MISC_DYNAMIC_MINOR
• name - jméno vytvářeného zařízení
• fops - předchozí
O misc_register/deregister do module_init/exit
O insmod
O Ověřte vytvoření v /proc/misc
0 Vyzkoušejte cat /dev/name (name je shora)
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      15/ 19
Uživatelská paměť
• Něco, čemu nelze věřit (NULL, ukazatel do tabulek oprávnění,...)
• Nutnost kontroly POZOR
• copy_from_user, copy_to_user
• „memcpy" S kontrolou
• Vracejí počet NEzkopírovaných znaků (0 = OK)
• get_user, put_user
9 Jen primitiva (char, short, int, long)
• „var = *buf" a „*buf = var" S kontrolou
• Vracejí 0 nebo chybu (záporná hodnota)
• Definované V linux/uaccess.h Demo: pb173/02
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013      16/ 19
Úkol
Dopsat těla funkcí read a write tak, aby zpracovávala data
O write vypíše uživatelský buffer pomocí printk
• copy_f rom.user (při chybě return -EFAULT)
• Ukončit zkopírovaný řetězec použitím \o Q read bude vracet „Ahoj"
• copy_to_user
J. Slabý (ITI, Fl)
PB173/02
24.9.2013       17/ 19
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, Fl)
PB173/02
24.9.2013      18/ 19
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 bad {
unsigned long flags;
short index;
void *data; } my;
struct good { _.u64 flags; „s16 index; union { void *data; „u64 filler
};
} my;
read(fd, &my, sizeof(my)); ioctl(fd, DO.SOMETHING, &my);
J. Slaby (ITI, Fl)