Ори Померанц - Энциклопедия разработчика модулей ядра Linux

S_IFREG | S_IRUGO,

/* File mode - this is a regular file which can

* be read by its owner, its group, and everybody else */

1, /* Number of links (directories where

* the file is referenced) */

0, 0, /* The uid and gid for the file - we give it to root */

80, /* The size of the file reported by ls. */

NULL, /* functions which can be done on the

* inode (linking, removing, etc.) - we don't

* support any. */

procfile_read,

/* The read function for this file, the function called

* when somebody tries to read something from it. */

NULL

/* We could have here a function to fill the

* file's inode, to enable us to play with

* permissions, ownership, etc. */

};

/* Initialize the module - register the proc file */

int init_module() {

/* Put the task in the tq_timer task queue, so it

* will be executed at next timer interrupt */

queue_task(&Task, &tq_timer);

/* Success if proc_register_dynamic is a success,

* failure otherwise */

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

return proc_register(&proc_root, &Our_Proc_File);

#else

return proc_register_dynamic(&proc_root, &Our_Proc_File);

#endif

}

/* Cleanup */

void cleanup_module() {

/* Unregister our /proc file */

proc_unregister(&proc_root, Our_Proc_File.low_ino);

/* Sleep until intrpt_routine is called one last

* time. This is necessary, because otherwise we'll

* deallocate the memory holding intrpt_routine and

* Task while tq_timer still references them.

* Notice that here we don't allow signals to

* interrupt us.

*

* Since WaitQ is now not NULL, this automatically

* tells the interrupt routine it's time to die. */

sleep_on(&WaitQ);

}

Везде, кроме последней главы, все, что мы пока делали в ядре, сводилось к запросам и ответам разным процессам или работали со специальными файлом, посылали ioctl или выдавали системный вызов. Но работа ядра не должна сводится только к обработке запросы. Другая задача, которая является очень важной, сводится к работе с аппаратными средствами, связанными с машиной.

Имеются два типа взаимодействия между CPU и остальной частью аппаратных средств компьютера. Первый тип, когда CPU дает команды аппаратным средствам, другой, когда аппаратные средства должны сообщить что-то CPU. Второй, названный прерываниями, является намного более тяжелым в работе, потому что с ним нужно иметь дело когда удобно аппаратным средствам, а не CPU. Аппаратные устройства обычно имеют очень маленькое количество ОЗУ, и если Вы не читаете их информацию сразу, она теряется.

Под Linux аппаратные прерывания названы IRQ (сокращение от Interrupt Re quests) [12] Это стандартная вещь в архитектуре Intel, на которой началась разработка системы Linux. . Имеется два типа IRQ: короткий и длинный. Короткий IRQ тот, который займет очень короткий период времени, в течение которого остальная часть машины будет блокирована, и никакие другие прерывания не будут обработаны. Длинный IRQ тот, который может занять более длительное время, в течение которого другие прерывания могут происходить (но не прерывания из того жесамого устройства). Если возможно, лучше объявить, что программа обработки прерывания будет длинной.

Когда CPU получает прерывание, он останавливает любые процессы (если это не более важное прерывание, тогда обработка пришедшего прерывания будет иметь место только когда более важное будет выполнено), сохраняет параметры в стеке и вызывает программу обработки прерывания (обработчик прерывания). Это означает, что некоторые вещи не позволяются в программе обработки прерывания непосредственно, потому что система находится в неизвестном состоянии. Решение для этой проблемы: программа обработки прерывания, должна разобраться что должно быть выполнено немедленно (обычно чтение чего-то из аппаратных средств или посылка чего-либо аппаратным средствам), затем запланировать обработку новой информации в более позднее время (это названо «нижней половиной») и вернуть управление. Ядро гарантирует вызов нижней половины как можно скорее. Когда оно это сделает, все позволенное в модулях будет доступно нашему обработчику.

Способ выполнять это состоит в том, чтобы вызвать request_irq для получения нашей программы обработки прерывания, вызванную, когда релевантное IRQ получено (их имеется 16 на платформах Intel). Эта функция получает IRQ номер, имя функции, флажки, имя для /proc/interrupts и параметр для для вызова обработчика прерываний. Флажки могут включать SA_SHIRQ, чтобы указать, что вы желаете совместно использовать IRQ с другими программами обработки прерывания (обычно, потому что ряд аппаратных устройств сидит на том же самом IRQ) и SA_INTERRUPT, чтобы указать, что это быстрое прерывание. Эта функция сработает только если еще нет драйвера на этом IRQ, или если вы оба желаете совместно использовать данный IRQ.

Затем, из программы обработки прерывания, мы связываемся с аппаратными средствами и затем используем queue_task_irq с tq_immediate и mark_bh(BH_IMMEDIATE), чтобы запланировать нижнюю половину. Причина по которой мы не можем использовать стандартный вызов queue_task в версии 2.0 в том, что прерывание могло бы случиться в середине какого-то процесса. queue_task [13] queue_task_irq защищен от этого глобальной блокировкой. В версии 2.2 queue_task_irq и queue_task защищены блокировкой. . mark_bh нужен потому что более ранние версии Linux имели массив только из 32 нижних частей, и теперь одни из них (а именно BH_IMMEDIATE) используется для связанного списка нижних частей драйверов.

Предупреждение: Остальная часть этой главы полностью специфическая для Intel. Если вы не запускаете код на платформе Intel, он не будет работать.

Я имел проблему с написанием типового кода для этой главы. С одной стороны, для примера, чтобы быть полезным он должен выполняться на любом компьютере со значимыми результатами. С другой стороны, ядро уже включает драйверы устройства для всех общих устройств, и те драйверы устройства не будут сосуществовать с тем, что я собираюсь писать. Решение, которое я нашел состояло в том, чтобы написать обработчик для прерывания клавиатуры и сначала отключать стандартную программу обработки прерывания клавиатуры. Так как это определено как static в исходных файлах ядра (в файле drivers/char/keyboard.c), нет никакого способа восстановить обработчик.

Этот код связывает себя с IRQ 1, который является IRQ клавиатуры, управляемой в архитектуре Intel. При получении прерывания от клавиатуры, он читает состояние клавиатуры (inb(0x64)) и скэн-кода, который является значением, возвращенным клавиатурой. Затем, как только ядро думает, что это выполнимо, выполняется got_char, который дает код используемой клавиши (первые семь битов скэн-кода) и была ли она нажата (если 8-ой бит нулевой) или отпущена (если он равен единице).

/* intrpt.c - An interrupt handler. */

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

/* The necessary header files */

/* Standard in kernel modules */

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