Linux内核和用户空间程序之间的通信

Question

我目前正在编写一个Linux内核模块，但在实现与用户空间程序的通信时遇到了问题。

这个内核模块需要接收用户空间程序发出的任务，并在完成后向用户空间程序发送结果。在内核模块执行任务期间，应阻塞用户空间程序。

我认为使用内核-用户空间IPC或Unix套接字会很好，但我在Google上找不到相关示例。

目前，我采用了一个丑陋的解决方案，即导出chardev并让用户空间程序将请求写入设备文件中，并从其中读取结果。但我每次只能通过open()调用发出一个请求，这导致了新的问题。我真的需要一种IPC或类似socket的东西。谢谢！

- Santa Zhang

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了解netlink API。 - moshbear

@moshbear说得很对。Netlink非常适合这个任务。 - Brian Cain

“chardev” 听起来不错。为什么每次 open(2) 只能发出一个请求？为什么不能每次 write(2) 发出一个请求，并通过 read(2) 获取结果？用户进程在 read(2) 中将被阻塞，而您的模块正在发送数据。你的问题在哪里？ - Mackie Messer

谢谢@moshbear，看起来正是我需要的 :) - Santa Zhang

@MackieMesser 是的，这个方法可以实现，但我需要检查 write(2) 调用是否已经写入了完整的消息。如果用户程序使用 fprintf() 向 chardev 写入请求，则内核模块可能会接收到部分消息。通过使用套接字或 IPC，我认为我可以保证消息是完整的。 - Santa Zhang

@SantaZhang：嗯，无论如何，您都需要在内核中进行广泛的测试以获取完整/有效的消息。您可以为想要使用您的模块的人提供用户级库，从而防止使用fprintf()时出现错误。但是，如果您更喜欢netlink，那也没有问题！ :-) - Mackie Messer

Answer 1

不要使用普通套接字、proc fs和实现新系统调用，而是使用netlink套接字，它提供了用户空间程序和内核模块之间的全双工通信。

- vajja

Answer 2

有几种实现方法。

最简单的方法是使用proc文件接口进行通信，特别是当消息和结果小于一页大小时。

一般的顺序如下：

• 实现proc_open()、proc_read()和proc_write(); proc_close();

• 打开和关闭可以实现锁定，以便只有一个用户空间程序实际访问模块请求引擎。

• 任务请求通过写入proc文件发送,

• 如果模块理解命令，则写函数将成功返回，在返回之前，程序将初始化请求处理。如果处理是微不足道的，那么处理实际上可以在读取proc文件时进行。如果处理过程非常复杂，那么建议您阅读底半部分的相关知识1（您只需启动一个工作队列即可）。

• 读取会触发“您希望模块执行的处理”或者等待BH完成处理。您可以使用自旋锁或互斥锁来控制流。

• 内核处理完成后返回结果。

- Ahmed Masud