Ори Померанц - Энциклопедия разработчика модулей ядра Linux

Этот модуль является примером этого подхода. Файл (названный /proc/sleep) может быть открыт только одним процессом сразу. Если файл уже открыт, модуль называет module_interruptible_sleep_on [7] Самый простой способ держать файл открытым состоит в том, чтобы открыть его tail -f. . Эта функция изменяет состояние задачи (задача является структурой данных в ядре, которая хранит информацию относительно процесса и системного вызова) в состояние TASK_INTERRUPTIBLE, что означает, что задача не будет выполняться пока не будет пробуждена так или иначе, и добавляет процесс к WaitQ, очереди задач ждущих, чтобы обратиться к файлу. Затем функция обращается к планировщику за контекстным переключателем другого процесса, который может использовать CPU, то есть управление передается другому процессу.

Когда процесс закончит работу с файлом, тот закрывается, и вызывается module_close. Эта функция пробуждает все процессы в очереди (нет никакого механизма, чтобы пробудить только одни из них). Управление возвращается и процесс, который только закрыл файл, может продолжать выполняться. Планировщик решает, что тот процесс поработал достаточно и передает управление другому процессу. В конечном счете, один из процессов, который был в очереди, получит управление. Он продолжит выполнение с той точки, в которой был вызван module_interruptible_sleep_on [8] Это означает, что процесс — все еще в ядерном режиме — насколько процесс затронут, он выдал системный вызов open и системный вызов все же не возвратился. Процесс не знает, что кто-то еще использовал CPU в течение времени между моментом, выдачи обращения и возвратом . Он может установить глобальную переменную, чтобы сообщить всем другим процессам, что файл является все еще открытым. Когда другие процессы получат часть времени CPU, они увидят глобальную переменную и продолжат спячку.

Чтобы сделать нашу жизнь более интересной, module_close не имеет монополии на пробуждение процессов которые ждут, чтобы обратиться к файлу. Сигнал Ctrl-C (SIGINT) может также пробуждать процесс [9] Это потому что мы использовали module_interruptible_sleep_on. Мы могли бы использовать module_sleep_on вместо него, но это закончится чрезвычайно сердитыми пользователями, чей Ctrl-C игнорируется. . В таком случае, мы хотим возвратить -EINTR немедленно. Это важно, так как пользователи могут, например, уничтожить процесс прежде, чем он получит доступ к файлу.

Имеется еще одна хитрость. Некоторые процессы не хотят спать: они хотят или получать то, что они хотят, немедленно или сообщить, что действие не может быть выполнено. Такие процессы используют флажок O_NONBLOCK при открытии файла. Ядро отвечает, возвращая код ошибки -EAGAIN из операций, которые иначе блокировали бы, типа открытия файла в этом примере. Программа cat_noblock, доступная в исходном каталоге для этой главы, может использоваться, чтобы открыть файл с флагом O_NONBLOCK.

/* sleep.c - create a /proc file, and if several

* processes try to open it at the same time, put all

* but one to sleep */

/* Copyright (C) 1998-99 by Ori Pomerantz */

/* The necessary header files */

/* Standard in kernel modules */

#include /* We're doing kernel work */

#include /* Specifically, a module */

/* Deal with CONFIG_MODVERSIONS */

#if CONFIG_MODVERSIONS==1

#define MODVERSIONS

#include

#endif

/* Necessary because we use proc fs */

#include

/* For putting processes to sleep and waking them up */

#include

#include

/* In 2.2.3 /usr/include/linux/version.h includes a

* macro for this, but 2.0.35 doesn't - so I add it

* here if necessary. */

#ifndef KERNEL_VERSION

#define KERNEL_VERSION(a,b,c) ((a)*65536+(b)*256+(c))

#endif

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,2,0)

#include /* for get_user and put_user */

#endif

/* The module's file functions ********************** */

/* Here we keep the last message received, to prove

* that we can process our input */

#define MESSAGE_LENGTH 80

static char Message[MESSAGE_LENGTH];

/* Since we use the file operations struct, we can't use

* the special proc output provisions - we have to use

* a standard read function, which is this function */

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,2,0)

static size_t module_output(

struct file *file, /* The file read */

char *buf, /* The buffer to put data to (in the user segment) */

size_t len, /* The length of the buffer */

loff_t *offset) /* Offset in the file - ignore */

#else

static int module_output(

struct inode *inode, /* The inode read */

struct file *file, /* The file read */

char *buf, /* The buffer to put data to (in the user segment) */

int len) /* The length of the buffer */

#endif

{

static int finished = 0;

int i;

char message[MESSAGE_LENGTH+30];

/* Return 0 to signify end of file - that we have

* nothing more to say at this point. */

if (finished) {

finished = 0;

return 0;

}

/* If you don't understand this by now, you're

* hopeless as a kernel programmer. */

sprintf(message, "Last input:%s\n", Message);

for(i=0; i

finished = 1;

return i; /* Return the number of bytes "read" */

}

/* This function receives input from the user when

* the user writes to the /proc file. */

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,2,0)

static ssize_t module_input(

struct file *file, /* The file itself */

const char *buf, /* The buffer with input */

size_t length, /* The buffer's length */

loff_t *offset) /* offset to file - ignore */

#else

static int module_input(

struct inode *inode, /* The file's inode */

struct file *file, /* The file itself */

const char *buf, /* The buffer with the input */

int length) /* The buffer's length */

#endif

{

int i;

/* Put the input into Message, where module_output

* will later be able to use it */

for(i=0; i

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,2,0)

get_user(Message[i], buf+i);

#else

Message[i] = get_user(buf+i);

#endif

/* we want a standard, zero terminated string */

Message[i] = '\0';

/* We need to return the number of input characters used */

return i;

}

/* 1 if the file is currently open by somebody */

int Already_Open = 0;

/* Queue of processes who want our file */

static struct wait_queue *WaitQ = NULL;

/* Called when the /proc file is opened */

static int module_open(struct inode *inode, struct file *file) {

/* If the file's flags include O_NONBLOCK, it means

* the process doesn't want to wait for the file.

* In this case, if the file is already open, we

* should fail with -EAGAIN, meaning "you'll have to

* try again", instead of blocking a process which

* would rather stay awake. */

if ((file->f_flags & O_NONBLOCK) && Already_Open) return -EAGAIN;

/* This is the correct place for MOD_INC_USE_COUNT

* because if a process is in the loop, which is

* within the kernel module, the kernel module must

* not be removed. */

MOD_INC_USE_COUNT;

/* If the file is already open, wait until it isn't */

while (Already_Open) {

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2,2,0)

int i, is_sig=0;

#endif

/* This function puts the current process,

* including any system calls, such as us, to sleep.

* Execution will be resumed right after the function

* call, either because somebody called

* wake_up(&WaitQ) (only module_close does that,

* when the file is closed) or when a signal, such

* as Ctrl-C, is sent to the process */

module_interruptible_sleep_on(&WaitQ);

/* If we woke up because we got a signal we're not

* blocking, return -EINTR (fail the system call).