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

74199. Programming paradigms 45 KB
  Progrmming prdigms. The word progrmming prdigm is used in severl different lthough relted menings in computer science. Progrmming prdigm pttern tht serves s school of thoughts for progrmming of computers. Progrmming technique relted to n lgorithmic ide for solving prticulr clss of problems.
74200. Imperative programming languages and tools 78 KB
  Impertive progrmming lnguges nd tools. Progrmming lnguges bsed on the impertive prdigm hve the following chrcteristics: 1 The bsic unit of bstrction is the PROCEDURE whose bsic structure is sequence of sttements tht re executed in succession bstrcting the wy tht the progrm counter is incremented so s to proceed through series of mchine instructions residing in sequentil hrdwre memory cells. Typiclly given vrible my ssume mny different vlues of the course of the execution of progrm just s hrdwre memory cell my contin mny different vlues.1...
74201. Imperative programming languages and tools 56.5 KB
  LGOL gretly influenced mny other lnguges its mjor contribution is being the root of the tree tht gve rise to mny other progrmming lnguges including BCPL B Pscl PL I Simul C C nd Jv. Niklus Wirth bsed his own LGOL W on LGOL 60 before developing Pscl. This led to the doption of smller nd more compct lnguges such s Pscl...
74202. Functional programming languages and tools 55 KB
  Functional programming languages (FPL) were originally developed specifically to handle symbolic computation and list-processing applications. In FPLs the programmer is concerned only with functionality, not with memory-related variable storage and assignment sequences.
74203. Сылақ және майлау жұмыстарына арналған машиналар 717.44 KB
  Сылақ станциялары мен агрегаттары және қол ысқылауыштарының атқаратын қызметі негізгі параметрлері және қолданылу облысы. Жылжымалы сылау агрегаттары. Еден асты негіздерін дайындауға және шатыр мен гидроизоляциялауға арналған машиналар құрылымы мен жұмысы Жоспар: Сылақ станциялары мен агрегаттары және қол ысқылауыштарының атқаратын қызметі.
74204. Жер жұмыстарына арналған машиналар туралы жалпы мағлұматтар 147.63 KB
  Жұмысшы органдары мен топырақпен өзара әсерлесуі. Топырақтардың физикамеханикалық сипаттамасы Жоспар: Жер жұмыстарына арналған машиналар туралы жалпы мағлұматтар. Жұмысшы органдары мен топырақпен өзара әсерлесуі. Топырақтардың физикамеханикалық сипаттамасы.
74205. Жер қазу-тасымалдау машиналары. Қызметі, қолданылу облысы. Негізгі техника-экономикалық көрсеткіштері 659.49 KB
  Жер қазутасымалдау машиналары ЖҚТМ деп топырақты массивтен тарту күші арқылы ажыратып оны түсіру орнына өз жүрісімен жеткізетін құрылыс машиналарын атайды. Негізгі атқаратын жұмысшы операциялары: топырақты қабаттап өңдеу оны тасымалдау құрылыс объектісі негізіне төсеу немесе төгу топырақ беттерін жоспарлау. Негізгі қызметі: топырақты жер бетімен сүргіш органы арқылы азғана арақашықтыққа 150м жылжыту арқылы қабаттап өңдеу. Мына жағдайларда қолданылады: құрылыс алаңын дайындау барысында топырақтың беткі құнарлы қабатын алу;...
74206. Экскаваторлар. Жіктелуі, қолданылу облысы. Жұмысшы органының негізгі түрлері, параметрлері және құрылыс экскаваторларының индексациясы 885.5 KB
  Біршөмішті экскаватордың жұмыс циклі рет-ретімен орындалатын топырақ қазу, оны шөмішпен төсеу орнына тасымалдау, топырақты үйме мен көлік құралына аудару арқылы шөмішті босату және келесі циклді бастау үшін шөміштің алғашқы позициясына қайтып оралу операцияларынан тұрады
74207. Бұрғылау машиналары және жабдықтары. Бұрғылау құралы. Шпурлар бұрғылауға арналған машиналар. Бұрғылау-кранды машиналар 1.45 MB
  Бұрғылау – бұл топырақ массивінде қирау заттарын сыртқа шығара отырып, цилиндрлік жазықтықтар түзу арқылы топырақты қирату процесі. Егер диаметрі 75 мм дейін және тереңдігі 9 м болса жазықтықтар шпурлар деп, ал өлшемдері үлкен болса бұрғы деп аталынады.