Мы уже создали наш первый модуль ядра и научились передавать параметры в ядро через командную строку.
Теперь посмотрим как создать символьное устроство.
Зачем это нужно?
Как мы уже знаем, в пространстве ядра пользовательские приложения ничего менять не могут.
Через командную строку можно передать параметры только при запуске модуля. В дальнешем мы по сути теряем связь с нашим творением и можем только наблюдать. Это не всегда удобно, скорее всегда не удобно.
Таким образом нам нужен интерфейс который был бы доступен на протяжении всего времени работы с модулем. Таким интерфесом является файл. Ядро может писать в файл, пользовательские приложения могут писать в файл. Идилия!
Приступим к реализации.
В Linux есть такая штука — character device. У нас его зовут символьным устройством. Он вполне себе подходит для наших целей.
Для создания этого устройства воспользуемся функцией register_chrdev. Ей нужно передать номер, имя для файла и структуру file_operations. Каждому зарегистрированному символьному устройству присвоен номер (Major number). Его можно указать в качестве первого параметра функции register_chrdev. А можно указать туда 0, тогда ядро присвоит этот номер из своих соображений.
Как всегда Makefile берем из первой статьи.
Создаем заголовочный файл с прототипами необходимых функций.
#define DEVICE_NAME "chardev" /* Dev name as it appears in /proc/devices */ #define BUF_LEN 80 /* Max length of the message from the device */ static int __init blablamod_init(void); static void __exit blablamod_exit(void); static int device_open(struct inode *, struct file *); static int device_release(struct inode *, struct file *); static ssize_t device_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *); static ssize_t device_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Dmitrey Salnikov <mr.dimas@meta.ua>");
Теперь создаем файл исходных кодов.
#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <asm/uaccess.h> #include "blablamod.h" static int Major; /* Major number assigned to our device driver */ static int Device_Open = 0; /* Is device open? * Used to prevent multiple access to device */ static char msg[BUF_LEN]; /* The msg the device will give when asked */ static char *msg_Ptr;
Тут мы объявили переменную для номера файла — символьного устройства, переменную-флаг для индикации открытого устройства, буфер для сообщения и указатель на него.
Теперь создаем структуру file_operations.
static struct file_operations fops = { .read = device_read, .write = device_write, .open = device_open, .release = device_release };
Тут мы указали функции — обработчики.
Функция инициализации модуля выглядит так:
static int __init blablamod_init( void ) { printk(KERN_NOTICE "BlablaModule loaded!\n" ); Major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops); if (Major < 0) { printk(KERN_ALERT "Registering char device failed with %d\n", Major); return Major; } printk(KERN_INFO "I was assigned major number %d. To talk to\n", Major); printk(KERN_INFO "the driver, create a dev file with\n"); printk(KERN_INFO "'mknod /dev/%s c %d 0'.\n", DEVICE_NAME, Major); printk(KERN_INFO "Try various minor numbers. Try to cat and echo to\n"); printk(KERN_INFO "the device file.\n"); printk(KERN_INFO "Remove the device file and module when done.\n"); return 0; }
Тут мы просто запрашиваем создание нового устроства и выводим отладочную информацию.
Соответственно функция выхода из модуля должна удалять устройство.
static void __exit blablamod_exit( void ) { unregister_chrdev(Major, DEVICE_NAME); printk(KERN_NOTICE "BlablaModule unloaded!\n" ); }
Регистрируем функции загрузки/выгрузки.
module_init( blablamod_init ); module_exit( blablamod_exit );
Функция открытия файла.
static int device_open(struct inode *inode, struct file *file) { static int counter = 0; if (Device_Open) return -EBUSY; Device_Open++; sprintf(msg, "I already told you %d times Hello world!\n", counter++); msg_Ptr = msg; try_module_get(THIS_MODULE); return 0; }
Думаю тут нечего объяснять.
Функция закрытия.
static int device_release(struct inode *inode, struct file *file) { Device_Open--; /* We're now ready for our next caller */ /* * Decrement the usage count, or else once you opened the file, you'll * never get get rid of the module. */ module_put(THIS_MODULE); return 0; }
Функция чтения файла.
static ssize_t device_read(struct file *filp, /* see include/linux/fs.h */ char *buffer, /* buffer to fill with data */ size_t length, /* length of the buffer */ loff_t * offset) { /* * Number of bytes actually written to the buffer */ int bytes_read = 0; /* * If we're at the end of the message, * return 0 signifying end of file */ if (*msg_Ptr == 0) return 0; /* * Actually put the data into the buffer */ while (length && *msg_Ptr) { /* * The buffer is in the user data segment, not the kernel * segment so "*" assignment won't work. We have to use * put_user which copies data from the kernel data segment to * the user data segment. */ put_user(*(msg_Ptr++), buffer++); length--; bytes_read++; } /* * Most read functions return the number of bytes put into the buffer */ return bytes_read; }
Тут по идее тоже все должно быть ясно.
Запись поддерживать не будем.
static ssize_t device_write(struct file *filp, const char *buff, size_t len, loff_t * off) { printk(KERN_ALERT "Sorry, this operation isn't supported.\n"); return -EINVAL; }
Можно компилировать и запускать.
После запуска смотрим dmesg.
$ dmesg [ 2776.539112] I was assigned major number 247. To talk to [ 2776.539115] the driver, create a dev file with [ 2776.539119] 'mknod /dev/chardev c 247 0'. [ 2776.539122] Try various minor numbers. Try to cat and echo to [ 2776.539125] the device file. [ 2776.539128] Remove the device file and module when done.
Теперь создадим сам файл. Такой модуль не умеет создавать файлы. О том, как создать файл автоматически рассмотрим в следующем номере 😉
sudo mknod /dev/chardev c 247 0 sudo chmod 777 /dev/chardev
Теперь пробуем читать из нашего файла. Вы можете набросать простенькую программу на любимом языке, а я воспользуюсь утилитой cat.
cat /dev/chardev
С каждым разом число увеличивается.
I already told you 0 times Hello world! I already told you 1 times Hello world! I already told you 2 times Hello world!
А вот при попытке записи:
echo "hello" > /dev/chardev
Должно появится сообщение в dmesg.
[ 2872.839241] Sorry, this operation isn't supported.
Вот и все. Код на GitHub.
PS Не забываем удалять файл после окончания работы с модулем.