65843

УПРАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬЮ ЯДРА ОПЕРЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Не вникая в подробности, можно сказать, что схемы идентификации PCI- и USB- устройств парой VendorID — DeviceID по сути одинаковы, поэтому написание своего модуля не составило большой сложности.

Русский

2014-08-09

168.27 KB

1 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет технической кибернетики

Кафедра «Информационная безопасность компьютерных систем»

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

«УПРАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬЮ ЯДРА ОПЕРЦИОННОЙ

СИСТЕМЫ»

по курсу «Операционные системы»

Выполнил

студент гр. 2088/4    А.А.Чернышев

                           <подпись>

Руководитель     А.С. Коноплев

                           <подпись>

Санкт-Петербург

2012

  1.  Формулировка задания

Цель работы — изучение ядра ОС UNIX и модульной архитектуры ядра, исследование расширения функциональности ядра ОС.

2. Использованные теоретические сведения

Материалы из методического пособия 02.pdf, “Программирование модулей ядра Linux” Олег Цирюльник.

3. Результаты работы

3.1. Выполнение индивидуального задания

Разработать модуль, который при возникновении прерывания со стороны USB-порта должен выводить на экран сообщение “USB is in use”. 

На начальных этапах выполнения данного задания, возникло множество проблем и вопросов, однако все разрешились по прочтению части замечательной книги  “Программирование модулей ядра Linux”.

Не вникая в подробности, можно сказать, что схемы идентификации PCI- и USB- устройств парой VendorID — DeviceID по сути одинаковы, поэтому написание своего модуля не составило большой сложности.

В книге есть модуль, позволяющий следить за устройствами, VendorID и DeviceID которых занесены в некоторую структуру. Модуль позволяет получать детальную информацию об известном модулю USB-устройстве. В своем модуле я буду следить, только за одни устройством. Это обусловлено тем, что для того, чтобы наш модуль начал следить за устройством, надо для начала убить модули, которые уже работают с устройством.

В качестве устройства, за которым будет вестись “слежка”, был выбран небольшой беспроводной USB-нано-приемник.  

Для начала, подсоединил свое устройство, по команде lsusb в терминале отследил VendorID=046d и DeviceID=c21f, и сразу же в логе (dmesg) отследил, какие модули подключились для работы с моим устройством. По команде lsmod, убедился, что такие модули действительно работают.


Далее я “убиваю” модули:

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo rmmod xpad

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo rmmod ff_memless 

Проверяю, не осталось ли их:

Удостоверившись, можно, регистрировать свой модуль, но для начала соберем его.

Листинг модуля (usb_module.c):

#include <linux/module.h>

#include <linux/usb.h>

#include <linux/slab.h>

struct my_usb_info {

  int connect_count;

};

#define USB_INFO KERN_INFO "USB-module says: "

static int my_usb_probe( struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id ) {

  struct my_usb_info *usb_info;

  static int my_counter = 0;

  printk( USB_INFO "Unit has connected!\n" );

  usb_info = kmalloc( sizeof( struct my_usb_info ), GFP_KERNEL );

  usb_info->connect_count = my_counter++;

  usb_set_intfdata( intf, usb_info );

  return 0;

}

static void my_usb_disconnect( struct usb_interface *intf ) {

  struct my_usb_info *usb_info;

  usb_info = usb_get_intfdata(intf);

  printk( USB_INFO "Unit has disconnected!\n" );

  kfree( usb_info );

}

static struct usb_device_id my_usb_table[] = {

  { USB_DEVICE( 0x046d, 0xc21f ) }, // Logitech Inc, F710 Wirelles Gamepad

  { USB_DEVICE( 0x046d, 0xc22f ) },    

  {  },                             

};

MODULE_DEVICE_TABLE( usb, my_usb_table );

static struct usb_driver my_usb_driver = {

  .name = "USB-xPad",

  .probe = my_usb_probe,

  .disconnect = my_usb_disconnect,

  .id_table = my_usb_table,

};

static int __init my_init_module( void ) {

  int err;

  printk( USB_INFO "Hello, USB module is startuping!\n" );

  err = usb_register( &my_usb_driver );

  return err;

}

static void my_cleanup_module( void ) {

  printk( USB_INFO "Goodbye, USB module is shutdowning!\n" );

  usb_deregister( &my_usb_driver );

}

module_init( my_init_module );

module_exit( my_cleanup_module );

MODULE_LICENSE( "GPL v2" );

Листинг Makefile:

CURRENT = $(shell uname -r)

KDIR = /lib/modules/$(CURRENT)/build

PWD = $(shell pwd)

DEST = /lib/modules/$(CURRENT)/misc

TARGET = usb_module

obj-m := $(TARGET).o

default:

$(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:

@rm -f *.o .*.cmd .*.flags *.mod.c *.order

@rm -f .*.*.cmd *.symvers *~ *.*~

@rm -fR .tmp*

 @rm -rf .tmp_versions

Листинг скрипта, запускающего процесс сборки модуля (makeit.sh):

make -C /usr/src/linux-headers-3.0.0-17-generic-pae SUBDIRS=$PWD modules

Итак, процесс сборки:

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo sh makeit.sh

make: Вход в каталог `/usr/src/linux-headers-3.0.0-17-generic-pae'

 CC [M]  /home/sleep/my_mod/usb_module.o

 Building modules, stage 2.

 MODPOST 1 modules

 CC      /home/sleep/my_mod/usb_module.mod.o

 LD [M]  /home/sleep/my_mod/usb_module.ko

make: Выход из каталога `/usr/src/linux-headers-3.0.0-17-generic-pae'

sleep@FISL-PC:~/my_mod$


Модуль собран, можно его регистрировать:

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo insmod usb_module.ko

Для вывода сообщений в окно терминала был написан скрипт (dialog.sh):

dmesg | grep says | tail -n3

Проверяем, зарегистрировался ли модуль (или lsmod | grep usb_module, или посмотреть выдаст ли модуль сообщение о запуске):

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo sh dialog.sh

[  468.400341] USB-module says: Hello, USB module is startuping!

Модуль зарегистрирован, подключаем наше устройство, смотрим, что выдаст модуль:

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo sh dialog.sh

[  911.933938] USB-module says: Hello, USB module is startuping!

[  911.933966] USB-module says: Unit has connected!

А теперь отключим устройство:

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo sh dialog.sh

[  911.933938] USB-module says: Hello, USB module is startuping!

[  911.933966] USB-module says: Unit has connected!

[  954.229947] USB-module says: Unit has disconnected!

После проверки работоспособности можем удалить модуль:

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo rmmod usb_module

sleep@FISL-PC:~/my_mod$ sudo sh dialog.sh

[  911.933966] USB-module says: Unit has connected!

[  954.229947] USB-module says: Unit has disconnected!

[  981.880705] USB-module says: Goodbye, USB module is shutdowning!

Модуль справляется с поставленной задачей полностью, и его можно дорабатывать дальше.

3.2. Ответы на контрольные вопросы

Что такое драйвер устройства?

Драйвер устройства - это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению данного устройства. В общем случае, для использования любого устройства (как внешнего, так и внутреннего) необходим драйвер. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

Каковы функции утилиты modprobe?

Когда ядро обнаруживает необходимость в тех или иных функциональных возможностях, еще не загруженных в память, то демон kmod вызывает утилиту modprobe, передавая ей строку в виде: <название модуля> <универсальный идентификатор>, например: softdog charmajor-10-30.

Что содержат части top half и bottom half функции-обработчика прерывания?

В top half выполняются минимальные действия по обнаружению прерывания и получению его

параметров, а в bottom half— все остальные нужные действия.

Каково назначение файловой системы /proc?

Первоначально она создавалась с целью получения сведений о процессах, теперь она интенсивно используется и самим ядром. Например, /proc/modules — список загруженных модулей,

/proc/meminfo— статистика использования памяти.

С какой целью используются ioctl-управляющих кодов?

Для получения служебной информации или выполнения манипуляции по настройке устройства, используются ioctl-управляющие коды. Передача таких кодов устройству заставляет его выполнить запрошенные действия.

4. Выводы

В данной работе были исследованы основные особенности работы с ядром операционной системы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6972. Энергия электромагнитного поля. Плотность энергии ЭМ поля. Плотность потока энергии ЭМ поля. Вектор Умова-Пойтинга 31.2 KB
  Энергия электромагнитного поля. Плотность энергии ЭМ поля. Плотность потока энергии ЭМ поля. Вектор Умова-Пойтинга. Электромагнитные волны переносят энергию из одной точки пространства в другую за конечное время из-за конечности скорости распростран...
6973. Особенности досуговых предпочтений рабочей молодежи 32.13 KB
  Особенности досуговых предпочтений рабочей молодежи В сегодняшней социально-культурной ситуации молодежный досуг предстает как общественно осознанная необходимость. Общество кровно заинтересовано в эффективном использовании свободного времени людей ...
6974. Правила поведения работников рудника (шахты) при возникновении пожара (аварии) в горных выработках 33.5 KB
  Правила поведения работников рудника (шахты) при возникновении пожара (аварии) в горных выработках При обнаружении очага возгорания, работник обязан сообщить об этом лицу технического надзора или сменному мастеру и, по возможности прист...
6975. История жизни и деятельности Л. Уитмера 32.87 KB
  Введение В современном мире известно немало имен, которые внесли вклад в развитие клинической психологии. В их числе и Лайтнер Уитмер - выдающийся американский психолог. Лайтнер Уитмер является первооткрывателем в области клинической псих...
6976. Главные оси и главные моменты инерции 32.5 KB
  Главные оси и главные моменты инерции Оси, относительно которых центробежный момент инерции равен нулю, называют главными осями (иногда их называют главными осями инерции). Через любую точку, взятую в плоскости сечения, можно провести в общем случае...
6977. Важнейшие проблемы хозяйства России 54.13 KB
  Введение Производители отмечают, что бизнес за последние два-три года стал более разумным, более ориентированным на долгосрочные цели. Профессионализм стал цениться выше хороших связей, желание потратить...
6978. План ликвидации аварий на горнорудном предприятии 45.5 KB
  План ликвидации аварий на горнорудном предприятии План ликвидации аварии (далее ПЛА) - это документ, определяющий меры и действия, необходимые для спасения людей и ликвидации аварий в начальной стадии их возникновения. Каждая его п...
6979. Трехступенчатый контроль и расследование несчастных случаев на производстве 46.92 KB
  Содержание Порядок проведения трехступенчатого контроля. Порядок расследования и учета несчастных случаев на производстве Обеспеченность рабочих санитарно-бытовыми помещениями: классификация и назначение СПБ Техника безопасности на...
6980. Программирование алгоритмов линейной и разветвляющейся структуры 41.5 KB
  Программирование алгоритмов линейной и разветвляющейся структуры Задание 1: Составьте и выполните программу линейной структуры согласно вариантам задания. Варианты задания Вычислить значение функции переменных при заданных значениях параметров: x=(8...