现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

linux用户空间与内核空间的通信技术总结

2013年10月12日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4083字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭
原文地址：http://bbs.chinaunix.net/thread-1940094-1-1.html
多数的 Linux 内核态程序都需要和用户空间的进程交换数据，但 Linux 内核态无法对传统的 Linux 进程间同步和通信的方法提供足够的支持！本文就总结下常见的ipc,

getsockopt/setsockopt     mmap      netlink/socket      proc/seq   copy_from_user/copy_to_user  文件。采用先讲解后测试代码的方式,netlink和proc由于江哥和段兄都写的比较好了我就贴了链接...  好了不废话了开始

  
   一.getsockopt/setsockopt

      最近看ebtables源码,发现与内核的ipc是采用的getsockopt,  具体实现是在内核中用nf_register_sockopt函数注册一个nf_sockopt_ops的结构体，比如说：

  1. static struct nf_sockopt_ops nso = {  
  2.      .pf  = PF_INET,       // 协议族  
  3.      .set_optmin = 常数,    // 定义最小set命令字  
  4.      .set_optmax = 常数+N,  // 定义最大set命令字  
  5.      .set  = do_nso_set,   // 定义set处理函数  
  6.      .get_optmin = 常数,    // 定义最小get命令字  
  7.      .get_optmax = 常数+N,  // 定义最大get命令字  
  8.      .get  = do_nso_get,   // 定义set处理函数  
  9. };  

复制代码




其中命令字不能与系统已有的命令字重复。set/get处理函数是直接由用户空间的set/getsockopt函数调用的。

nf_sockopt.jpg 


从这个图里面可以看出来，这种方法的本质就是调用是copy_from_user()/copy_to_user()方法完成内核和用户通信的，这样其实效率不高，多用在传递控制选项信息，不适合用做大量数据的传输。copy_from_user()/copy_to_user()我讲在后面介绍...  当然对于linux任何都是文件那么我想应该也是可以定义自己的ioctl的,这个在后面的

copy_xx_user的块设备中讲解

  setsockopt/getsockopt  kernel部分代码:

  

  1.       static int recv_msg(struct sock *sk, int cmd, void *user, unsigned int len)
  2. {
  3.     int ret = 0;
  4.     printk(KERN_INFO "sockopt: recv_msg()\n"); 
  5.     /*
  6.     switch(cmd)
  7.     {
  8.     case IMP1_SET:
  9.     {
  10.         char umsg[64];
  11.         memset(umsg, 0, sizeof(char)*64);
  12.         copy_from_user(umsg, user, sizeof(char)*64);
  13.         printk("umsg: %s", umsg);
  14.     }
  15.     break;
  16.     }
  17.     */
  18.     if (cmd == SOCKET_OPS_SET)
  19.     {
  20.         char umsg[64];
  21.         int len = sizeof(char)*64;
  22.         memset(umsg, 0, len);
  23.         ret = copy_from_user(umsg, user, len);
  24.         printk("recv_msg: umsg = %s. ret = %d\n", umsg, ret);        
  25.     }
  26.     return 0;
  27. } 

  29. static int send_msg(struct sock *sk, int cmd, void *user, int *len)
  30. {
  31.     int ret = 0;
  32.     printk(KERN_INFO "sockopt: send_msg()\n"); 
  33.     if (cmd == SOCKET_OPS_GET)
  34.     {
  35.         ret = copy_to_user(user, KMSG, KMSG_LEN);
  36.         printk("send_msg: umsg = %s. ret = %d. success\n", KMSG, ret);    
  37.     }
  38.     return 0;
  39. } 

  41. static struct nf_sockopt_ops test_sockops =
  42. {
  43.     .pf = PF_INET,
  44.     .set_optmin = SOCKET_OPS_SET,
  45.     .set_optmax = SOCKET_OPS_MAX,
  46.     .set = recv_msg,
  47.     .get_optmin = SOCKET_OPS_GET,
  48.     .get_optmax = SOCKET_OPS_MAX,
  49.     .get = send_msg,
  50. }; 
  51.    

复制代码




setsockopt/getsockopt  user部分代码:

  1. /*call function recv_msg()*/
  2.     ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, SOCKET_OPS_SET, UMSG, UMSG_LEN);
  3.     printf("setsockopt: ret = %d. msg = %s\n", ret, UMSG);
  4.     len = sizeof(char)*64; 

  6.     /*call function send_msg()*/
  7.     ret = getsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, SOCKET_OPS_GET, kmsg, &len);
  8.     printf("getsockopt: ret = %d. msg = %s\n", ret, kmsg);
  9.     if (ret != 0)
  10.     {
  11.         printf("getsockopt error: errno = %d, errstr = %s\n", errno, strerror(errno));
  12.     } 

复制代码




二. mmap共享内存

  采用共享内存通信的一个显而易 见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式，则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而 共享内存则只拷贝两次数据[1]：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。实际上，进程之间在共享内存时，并不总是读写少量数据后就 解除映射，有新的通信时，再重新建立共享内存区域。而是保持共享区域，直到通信完毕为止，这样，数据内容一直保存在共享内存中，并没有写回文件。共享内存 中的内容往往是在解除映射时才写回文件的。因此，采用共享内存的通信方式效率是非常高的.

kernel: 

  1.    #include <linux/config.h>
  2. #include <linux/module.h>
  3. #include <linux/moduleparam.h>
  4. #include <linux/init.h>

  6. #include <linux/kernel.h>   /* printk() */
  7. #include <linux/slab.h>   /* kmalloc() */
  8. #include <linux/fs.h>       /* everything... */
  9. #include <linux/errno.h>    /* error codes */
  10. #include <linux/types.h>    /* size_t */
  11. #include <linux/mm.h>
  12. #include <linux/kdev_t.h>
  13. #include <asm/page.h>
  14. #include <linux/cdev.h>
  15. #include <linux/device.h>
  16. #include <linux/gfp.h>

  18. static unsigned char *myaddr=NULL;
  19. static int simple_major = 0;
  20. module_param(simple_major, int, 0);


  23. MODULE_LICENSE("GPL");
  24. MODULE_AUTHOR("Kenthy@163.com."); 
  25. MODULE_DESCRIPTION("Kernel study and test."); 


  28. /*
  29. * Common VMA ops.
  30. */

  32. void simple_vma_open(struct vm_area_struct *vma)
  33. {
  34.         printk(KERN_NOTICE "Simple VMA open, virt %lx, phys %lx\n",
  35.                         vma->vm_start, vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT);
  36. }

  38. void simple_vma_close(struct vm_area_struct *vma)
  39. {
  40.         printk(KERN_NOTICE "Simple VMA close.\n");
  41. }

  43. struct page *simple_vma_nopage(struct vm_area_struct *vma,
  44.                 unsigned long address, int *type)
  45. {
  46.         struct page *pageptr;
  47.         unsigned long offset = (address - vma->vm_start); 
  48.         if (offset>PAGE_SIZE*2)
  49.         {
  50.                 printk("out of size\n");
  51.                 return NULL;
  52.         }
  53.         printk("in vma_nopage: offset=%u\n", offset);

  55.         if(offset<PAGE_SIZE) // the first page
  56.                 pageptr=virt_to_page(myaddr);
  57.         else        // the second page
  58.                 pageptr=virt_to_page(myaddr+PAGE_SIZE);

  60.         get_page(pageptr);

  62.         return pageptr;
  63. }

返回
【上篇】
【下篇】

作者:

抱歉!评论已关闭.

返回首页

Copyright © 2013-2018 学步园  保留所有权利.
软文销售 QQ客服：2265327166 点击这里给我发消息（其他合作也可洽谈）