【linux驱动】用户空间程序与内核模块交互-- IOCTL和Netlink

news2024/10/7 16:25:17

创建自定义的IOCTL(输入/输出控制)或Netlink命令以便用户空间程序与内核模块交互涉及几个步骤。这里将分别介绍这两种方法。

一、IOCTL 方法

1. 定义IOCTL命令

在内核模块中,需要使用宏定义你的IOCTL命令。通常情况下,IOCTL命令包括了一个命令编号、请求类型的方向(读/写/两者)以及数据大小:

#include <linux/ioctl.h>

#define MY_IOCTL_TYPE 'x'  // 通常是一个字符

#define MY_IOCTL_CMD1 _IOR(MY_IOCTL_TYPE, 1, my_data_struct)
#define MY_IOCTL_CMD2 _IOW(MY_IOCTL_TYPE, 2, my_data_struct)
// ...

2. 实现ioctl函数

在你的内核模块中,实现ioctl系统调用的函数处理:

static long my_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) {
    my_data_struct data;
    switch (cmd) {
        case MY_IOCTL_CMD1:
            if (copy_from_user(&data, (my_data_struct __user *)arg, sizeof(data)))
                return -EFAULT;
            // 处理MY_IOCTL_CMD1
            break;
        case MY_IOCTL_CMD2:
            // 处理MY_IOCTL_CMD2
            if (copy_to_user((my_data_struct __user *)arg, &data, sizeof(data)))
                return -EFAULT;
            break;
        default:
            return -ENOTTY; // 未知的命令
    }
    return 0; // 成功
}

const struct file_operations fops = {
    .unlocked_ioctl = my_ioctl,
    // 其他的file_operations成员
};

3. 在用户空间调用IOCTL

应用程序使用`ioctl`系统调用与内核模块交流:

#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>

int fd = open("/dev/mydevice", O_RDWR);
my_data_struct data;
// 设置 data
ioctl(fd, MY_IOCTL_CMD2, &data);
// 读取 data
ioctl(fd, MY_IOCTL_CMD1, &data);
close(fd);

二、Netlink 方法

1. 初始化Netlink Socket

在内核模块中,创建并初始化Netlink Socket:

#include <net/sock.h>
struct sock *nl_sk = NULL;

static void nl_recv_msg(struct sk_buff *skb) {
    // 从skb中解析出消息并处理
}

static int __init my_module_init(void) {
    struct netlink_kernel_cfg cfg = {
        .input = nl_recv_msg,
    };
    nl_sk = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USER, &cfg);
    if (!nl_sk) {
        pr_err("Error creating socket.\n");
        return -10;
    }

    return 0;
}

2. 实现Netlink消息处理函数

如上所示,`nl_recv_msg`是在用户空间发送消息到内核时调用的接收消息处理函数。处理逻辑根据具体需求实现。

3. 用户空间程序

在用户空间程序中,使用Netlink进行通讯:

#include <sys/socket.h>
#include <linux/netlink.h>

struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
struct nlmsghdr *nlh = NULL;
int nl_sock;

// 创建Netlink Socket
nl_sock = socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);

// 初始化地址结构
memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
src_addr.nl_pid = getpid(); // 自进程ID

bind(nl_sock, (struct sockaddr*)&src_addr, sizeof(src_addr));

memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
dest_addr.nl_pid = 0;   // 对端的ID,0表示内核
dest_addr.nl_groups = 0; // 无组播

// 发送消息到内核

记得在模块中注册Netlink操作,并且在模块退出时释放Netlink Socket,用户空间程序需要负责构造和解码Netlink消息。以上只是一个概述,实现时往往需要处理更多的细节和错误情况。

三、创建一个字符设备让用户空间程序进行读写操作,内核模块可以对这些操作进行响应

在Linux中,字符设备是可以进行按字节流读写操作的设备。创建一个字符设备使得用户空间的程序可以打开、读写、关闭等操作,并使得内核模块能够对这些操作进行响应,通常是通过实现一个设备驱动来完成的。`ioctl`是一个系统调用,用于设备特定的操作,如配置或获取设备信息。在字符设备驱动中实现`ioctl`是可选的,取决于设备是否需要提供额外的设备控制功能。

以下是创建和注册字符设备的基本步骤:

1. 分配设备号:

使用`alloc_chrdev_region`来动态申请主设备号和从设备号,或者使用`register_chrdev_region`如果你希望静态指定设备号。

2. 创建设备类和设备节点:

通常采用`class_create`创建一个设备类,并使用`device_create`创建设备节点。设备节点是用户空间与设备交云的接口,在`/dev/`目录下创建。

3. 初始化`cdev`结构:

`cdev`结构代表字符设备的内核结构。使用`cdev_init`来初始化`cdev`结构,并关联该结构与之前定义的文件操作函数集合。

4. 添加 cdev 到内核中:

使用`cdev_add`将`cdev`结构添加到内核中,设备就会变为活跃状态,用户空间就可以访问它了。

5. 实现文件操作函数:

定义一个包含`open`、`release`、`read`、`write`等操作的`file_operations`结构,这样用户空间应用就可以通过系统调用来操作驱动。

例如,以下代码段演示了以上步骤的基本框架:

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>

static int major;
static struct class *my_class;
static struct cdev my_cdev;

static int my_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    // 打开设备的代码
    return 0;
}

static ssize_t my_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    // 读取设备的代码
    return 0; // 返回读取的字节数
}

static ssize_t my_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    // 写入设备的代码
    return count; // 返回写入的字节数
}

static int my_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    // 关闭设备的代码
    return 0;
}

static const struct file_operations my_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = my_open,
    .read = my_read,
    .write = my_write,
    .release = my_release,
    // 如果你需要使用ioctl,则在这里添加.unlocked_ioctl = my_ioctl,
};

static int __init my_init(void)
{
    dev_t dev_id;
    
    // 1. 分配设备号
    if (alloc_chrdev_region(&dev_id, 0, 1, "my_device") < 0) {
        return -1;
    }
    major = MAJOR(dev_id);
    
    // 2. 创建设备类和设备节点
    my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_device_class");
    device_create(my_class, NULL, dev_id, NULL, "mydevice");
    
    // 3. 初始化cdev结构
    cdev_init(&my_cdev, &my_fops);
    
    // 4. 添加cdev到内核中
    if (cdev_add(&my_cdev, dev_id, 1) < 0) {
        unregister_chrdev_region(dev_id, 1);
        return -1;
    }
    
    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
    dev_t dev_id = MKDEV(major, 0);
    
    // 5. 从系统中删除cdev
    cdev_del(&my_cdev);
    
    // 销毁设备节点和设备类
    device_destroy(my_class, dev_id);
    class_destroy(my_class);
    
    // 释放设备号
    unregister_chrdev_region(dev_id, 1);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

在`my_fops`中,你可以实现`.unlocked_ioctl`(或`.ioctl`,取决于内核版本)来响应`ioctl`调用。请注意,这只是一个简单的框架。在实际的驱动实现中,你将需要填充这些函数,处理错误情况,并且可能需要处理并发控制和同步问题。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1400059.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【js】js 异步机制详解 Generator / Async / Promise

三种语法功能放在一起&#xff0c;是因为他们都有相似特点&#xff1a; 维护某种状态在未来恢复状态并执行 本文重点回答以下几个问题&#xff1a; 为什么 Generator 和 Async 函数的 代码执行流 都可以简化成树形结构&#xff1f;async 函数为什么返回一个 promise&#xf…

关于常见分布式组件高可用设计原理的理解和思考

文章目录 1. 数据存储场景和存储策略1.1 镜像模式-小规模数据1.2 分片模式-大规模数据 2. 数据一致性和高可用问题2.1 镜像模式如何保证数据一致性2.2 镜像模式如何保证数据高可用2.2.1 HA模式2.2.2 分布式选主模式 2.3 分片模式如何数据一致性和高可用 3. 大规模数据集群的架构…

Qt事件过滤

1.相关说明 监控鼠标进入组件、出组件、点击组件、双击组件的事件&#xff0c;需要重写eventFilter函数 2.相关界面 3.相关代码 #include "widget.h" #include "ui_widget.h"Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {ui-&…

【MySQL】一文总结MVCC多版本并发控制

目录 MVCC 介绍当前读和快照读当前读快照读 MVCC 原理解析隐式字段Undo Log版本链Read ViewRead View 可见性原则 RC 和 RR 下的 Read ViewRC 下的 Read ViewRR 下的 Read View小结RR 级别下能否防止幻读总结 MVCC 介绍 在当今高度并发的数据库环境中&#xff0c;有效的并发控…

【Python学习】Python学习21- 正则表达式(1)

目录 【Python学习】Python学习21- 正则表达式&#xff08;1&#xff09; 前言re.match函数实例 re.search方法re.match与re.search的区别参考 文章所属专区 Python学习 前言 本章节主要说明Python的正则表达式。 正则表达式是一个特殊的字符序列&#xff0c;它能帮助你方便的…

鸿蒙 HarmonyOS ArkTS ArkUI 动画 中心缩放、顶部缩放、纵向缩放

EntryComponentstruct Index {State widthA: number 200State heightA: number 200onPageShow():void{animateTo ( {duration: 2000,iterations: -1,curve:Curve.Linear}, () > {this.widthA 0this.heightA 0} )}build() {Column() {// 中心缩放Column(){}.width(this.wi…

Golang 搭建 WebSocket 应用(八) - 完整代码

本文应该是本系列文章最后一篇了&#xff0c;前面留下的一些坑可能后面会再补充一下&#xff0c;但不在本系列文章中了。 整体架构 再来回顾一下我们的整体架构&#xff1a; 在我们的 demo 中&#xff0c;包含了以下几种角色&#xff1a; 客户端&#xff1a;一般是浏览器&am…

MyBatis 系列:MyBatis 源码环境搭建

文章目录 一、环境准备二、下载 MyBatis 源码和 MyBatis-Parent 源码三、创建空项目、导入项目四、编译 mybatis-parent五、编译 mybatis六、测试总结 一、环境准备 jdk&#xff1a;17 maven&#xff1a;3.9.5 二、下载 MyBatis 源码和 MyBatis-Parent 源码 Mybatis&#x…

【Linux】进程间通信——system V 共享内存、消息队列、信号量

需要云服务器等云产品来学习Linux的同学可以移步/–>腾讯云<–/官网&#xff0c;轻量型云服务器低至112元/年&#xff0c;优惠多多。&#xff08;联系我有折扣哦&#xff09; 文章目录 写在前面1. 共享内存1.1 共享内存的概念1.2 共享内存的原理1.3 共享内存的使用1.3.1 …

在Java中调企微机器人发送消息到群里

目录 如何使用群机器人 消息类型及数据格式 文本类型 markdown类型 图片类型 图文类型 文件类型 模版卡片类型 文本通知模版卡片 图文展示模版卡片 消息发送频率限制 文件上传接口 Java 执行语句 String url "webhook的Url"; String result HttpReque…

二叉树的直径(LeetCode 543)

文章目录 1.问题描述2.难度等级3.热门指数4.解题思路参考文献 1.问题描述 给你一棵二叉树的根节点&#xff0c;返回该树的直径 。 二叉树的 直径 是指树中任意两个节点之间最长路径的长度 。这条路径可能经过也可能不经过根节点 root 。 两节点之间路径的长度由它们之间边数…

Odrive 学习系列四:如何使用脚本自动初始化odrive配置

一、背景: 在学习markbase的教程后,发现odrive的初始化配置命令确实有点多。尽管odrive有自动补全: 且可以通过 ctrl + → 来快速补全: 但是对初学者而言,仍旧有比较大的工作量。 而针对于此,我们可以通过powershell脚本的方式来解决这个问题。 二、设计初始化…

继电器开关电路图大全

继电器是一种电控制器件&#xff0c;是当输入量&#xff08;激励量&#xff09;的变化达到规定要求时&#xff0c;在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统&#xff08;又称输入回路&#xff09;和被控制系统&#xff08;又称输出回路&#xff0…

Siemens-NXUG二次开发-导入与导出(可移除参数)prt文件[Python UF][20240121]

Siemens-NXUG二次开发-导入与导出&#xff08;可移除参数&#xff09;prt文件[Python UF][20240121] 1.python uf函数1.1 NXOpen.UF.Part.Import1.2 NXOpen.UF.Part.ImportPartModes1.3 NXOpen.UF.Group.AskGroupData1.4 NXOpen.UF.Obj.AskTypeAndSubtype1.5 NXOpen.UF.Part.Ex…

Frenet坐标系下动态街道场景的最优轨迹生成

0 前言 有两个主要算法已经在实际中使用&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;大多数研究组采用插值来解决规划问题&#xff0c;如奥迪、斯坦福最近演示中使用了回旋曲线&#xff0c;贝塞尔以及多项式曲线也被其他研究组使用。主要原因是在结构化环境中增强映射可以提供所需…

第十一站:多态练习ODU

实现动态切换 ODU.h #pragma once #include <iostream> using namespace std; #define ODU_TYPE_311_FLAG "311" #define ODU_TYPE_335_FLAG "335" enum class ODU_TYPE {ODU_TYPE_311,ODU_TYPE_335,ODU_TYPE_UNKNOW };class ODU{ public:ODU();//发…

Jan AI本地运行揭秘:首次体验,尝鲜科技前沿

&#x1f31f;&#x1f30c; 欢迎来到知识与创意的殿堂 — 远见阁小民的世界&#xff01;&#x1f680; &#x1f31f;&#x1f9ed; 在这里&#xff0c;我们一起探索技术的奥秘&#xff0c;一起在知识的海洋中遨游。 &#x1f31f;&#x1f9ed; 在这里&#xff0c;每个错误都…

带POE网络变压器与2.5G/5G/10G网络变压器产品特点介绍

Hqst华轩盛(石门盈盛)电子导读&#xff1a;一起来了解带POE网络变压器与2.5G/5G/10G网络变压器产品特点&#xff1f; 一﹑带POE网络变压器与2.5G/5G/10G网络变压器产品特点介绍 首先、POE网络变压器产品与常规不带POE产品的区别&#xff1a; 带POE网络变压器主要要求是耐电流等…

按键检测知识

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言一、pandas是什么&#xff1f;二、使用步骤 1.引入库2.读入数据总结 前言 提示&#xff1a;这里可以添加本文要记录的大概内容&#xff1a; 例如&#xff1a;…

frida https抓包

web端导入证书、https代理即可解决大部分需求&#xff0c;但是&#xff0c;有些app需要处理ssl pinning验证。 废话不多说。frida处理ssl pin的步骤大体如下。 安装python3.x,并在python环境中安装frida&#xff1a; pip install frida pip install frida-tools下载frida-se…