Question

根据我的学术项目，我目前的任务是使用内核模块生成10个随机数，我的用户空间程序（c程序）应该能够显示这些数字。我一直在学习内核空间和用户空间程序。我遇到了角色设备的创作。我使用这个命令创建了一个设备。

mknod /dev/my_device c 222 0

据我所知，这个设备是用户空间和内核空间程序之间的中介。所以我创建了一个内核模块，它注册并取消注册我的角色设备。保存为my_dev.c

#include<linux/module.h>
#include<linux/init.h>
#include"my_dev.h"

MODULE_AUTHOR("Krishna");
MODULE_DESCRIPTION("A simple char device");

static int r_init(void);
static void r_cleanup(void);

module_init(r_init);
module_exit(r_cleanup);


static int r_init(void)
{
printk("<1>hi\n");
if(register_chrdev(222,"my_device",&my_fops)){
    printk("<1>failed to register");
}
return 0;
}
static void r_cleanup(void)
{
printk("<1>bye\n");
unregister_chrdev(222,"my_device");
return ;
}

我的用于编译此模块的Make文件是

obj-m += my_dev.o

all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

使用insmod命令编译内核模块并将其加载到内存中。

这是一个程序，它将一些文本写入并读取保存为my_dev.h的用户缓存。

/*
 * my device header file 
 */
#ifndef _MY_DEVICE_H
#define _MY_DEVICE_H

#include <linux/fs.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/errno.h>
#include <asm/current.h>
#include <asm/segment.h>
#include <asm/uaccess.h>

char my_data[80]="heloooo"; /* our device */

int my_open(struct inode *inode,struct file *filep);
int my_release(struct inode *inode,struct file *filep);
ssize_t my_read(struct file *filep,char *buff,size_t count,loff_t *offp );
ssize_t my_write(struct file *filep,const char *buff,size_t count,loff_t *offp );

struct file_operations my_fops={
    open: my_open,
    read: my_read,
write: my_write,
release:my_release,
};

int my_open(struct inode *inode,struct file *filep)
{  
    /*MOD_INC_USE_COUNT;*/ /* increments usage count of module */
return 0;
}

int my_release(struct inode *inode,struct file *filep)
{
/*MOD_DEC_USE_COUNT;*/ /* decrements usage count of module */
return 0;
}
ssize_t my_read(struct file *filep,char *buff,size_t count,loff_t *offp )
{
/* function to copy kernel space buffer to user space*/
if ( copy_to_user(buff,my_data,strlen(my_data)) != 0 )
    printk( "Kernel -> userspace copy failed!\n" );
return strlen(my_data);

}
ssize_t my_write(struct file *filep,const char *buff,size_t count,loff_t *offp )
{
/* function to copy user space buffer to kernel space*/
if ( copy_from_user(my_data,buff,count) != 0 )
    printk( "Userspace -> kernel copy failed!\n" );
return 0;
}
#endif

这是我的用户空间程序acs.c，在运行时通过从上面的程序中读取内核缓冲区中的文本来打印“heloooo”。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

int main()
{
int fd=0,ret=0;
char buff[80]="";

fd=open("/dev/my_device",O_RDONLY);

printf("fd :%d\n",fd);

ret=read(fd,buff,10);
buff[ret]='\0';

printf("buff: %s ;length: %d bytes\n",buff,ret);
close(fd);
}

现在我的问题是我需要编写一个用户空间程序，该程序可以运行打印10个随机数。但是这些数字应该使用内核模块生成。所以基本上上面三个代码正确地编写并打印“helooo”。我需要做的是代替“helooo”，我需要将随机数作为输出。

这是一个使用线性同余生成器算法生成一些随机数的内存模块。 LCG.c

#include <linux/module.h>   /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h>   /* Needed for KERN_INFO */

int init_module(void)
{
int M = 8;  //Modulus,    M>0
    int a = 9;  //Multiplier, 0 <= a < M.
    int c = 3;  //Increment,  0 <= c < M.
    int X = 1;  //seed value, 0 <= X(0) < M
    int i;      //iterator,   i < M 
    for(i=0; i<8; i++)
    {
            X = (a * X + c) % M;
            printk(KERN_INFO "%d\n",X);

    }
    return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
printk(KERN_INFO "Task Done ! :D.\n");
}

我有所有代码。但我不知道如何在我的charecter设备调用代码中使用这个随机数生成器代码。当我运行程序acs.c时，我需要通过使用字符设备来获取内存模块LCG.c的输出。请帮我找一个解决方案。

Answer 1

尝试这些更改，我刚刚添加了更改：

重构LCG.C，以便随机数生成器是一个单独的函数，并确保此函数不是静态。您还应该导出此SYMBOL。

void generate_random_lcg(char* output_str)
{
    static const int M = 8;  //Modulus,    M>0
    static const int a = 9;  //Multiplier, 0 <= a < M.
    static const int c = 3;  //Increment,  0 <= c < M.
    static int X = 1;  //seed value, 0 <= X(0) < M

    int i;      //iterator,   i < M 
    ssize_t index = 0;
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        X = (a * X + c) % M;
        index += sprintf(output_str + index, "%d\n", X);
    }
    output_str[index] = '\0';
}

EXPORT_SYMBOL(generate_random_lcg);

这样，该函数可以由LCG模块直接调用，也可以从外部调用。

现在从模块my_dev调用此函数，并返回输出，您需要进行以下更改：

<强> my_dev.c ：

static int r_init(void)
{                                                                 
    printk("<1>hi\n");
    if(register_chrdev(222,"my_device",&my_fops)){                
            printk("<1>failed to register");                      
    }  

    memset(output_str, 0, MAX_SIZE);                              

    return 0;                                                     
}

在 my_dev.h

中

extern void generate_random_lcg(char* output_str);

#define MAX_SIZE 1024
static char output_str[MAX_SIZE];

ssize_t my_read(struct file *filep,char *buff,size_t count,loff_t *offp )
{
    ssize_t output_str_size = 0;
    generate_random_lcg(output_str);
    output_str_size = strlen(output_str);
    /* function to copy kernel space buffer to user space*/
    if (copy_to_user(buff,output_str,output_str_size) != 0 )
    {
        printk( "Kernel -> userspace copy failed!\n" );
        return 0;
    }   
    return output_str_size;
}

要记住的事情很少：

根据您的需要更新MAX_SIZE的值。如果数字变得非常大，你可以考虑使用kmalloc来获取内存。
在.h文件中定义除内联函数之外的函数实现是一种非常糟糕的编码实践。
copy_from_user或copy_to_user失败时返回0而不是strlen的输出。

以上只是一个非常粗略的实现，当使用sprintf打印字符串时，您可能还需要额外的检查来检查缓冲区溢出。

用于生成随机数的字符设备实现

1 个答案: