如何在不终止用户空间进程的情况下中断 Linux 内核模块？

2024-03-27 09:02:27

如何在不终止用户空间进程的情况下中断 Linux 内核模块

简介

在某些情况下，开发人员需要在不终止用户空间进程的情况下中断 Linux 内核模块。本文旨在探索导致此问题的原因并提供一个分步指南，详细说明如何有效地实现中断。我们还将讨论常见的陷阱并提供解决方案，以确保平稳可靠的实现。

问题原因

传统上，down_interruptible() 函数用于处理对共享资源的访问。当用户空间进程收到信号（例如 Ctrl-C）时，down_interruptible() 会被中断，导致内核模块释放锁并继续执行。然而，这也会导致用户空间进程终止，因为它无法再访问共享资源。

解决方案：信号处理程序

为了解决这个问题，我们需要一种不同的方法来处理信号。解决方案是使用 SA_SIGINFO 标志注册一个信号处理程序，该标志允许我们指定一个回调函数来处理信号。此回调函数可以从用户空间进程中断内核模块，而无需终止进程。

分步指南

以下是一个分步指南，说明如何使用信号处理程序在不终止用户空间进程的情况下中断 Linux 内核模块：

创建信号处理程序： 编写一个信号处理程序函数，该函数将中断内核模块。
注册信号处理程序： 使用 sigaction() 函数注册信号处理程序，指定 SA_SIGINFO 标志。
使用 down_interruptible_not_allowed()： 在内核模块中，将 down_interruptible() 替换为 down_interruptible_not_allowed()。此函数不会被信号中断。
处理信号： 在信号处理程序中，向内核模块发送信号以中断它。

代码示例

以下代码示例演示了如何实现此解决方案：

#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/signal.h>
#include <linux/types.h>

static struct semaphore *lock;

static void signal_handler(int sig, siginfo_t *info, void *ucontext)
{
    // 中断内核模块
    send_signal(SIGUSR1, current->pid);
}

static ssize_t write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    ssize_t ret;

    if ((ret = down_interruptible_not_allowed(lock)) != 0) {
        printk(KERN_INFO "中断收到\n");
    }
    printk(KERN_INFO "信号量计数：%d\n", lock->count);
    ret = count;

    return ret;
}

static const struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .write = write,
};

static int __init testmod_init(void)
{
    int ret;

    if ((lock = kzalloc(sizeof(struct semaphore), GFP_KERNEL)) == NULL) {
        ret = -1;
        goto out;
    }

    sema_init(lock, 1);

    // 注册信号处理程序
    struct sigaction act;
    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_sigaction = signal_handler;
    act.sa_flags = SA_SIGINFO;
    if (sigaction(SIGUSR1, &act, NULL) < 0) {
        ret = -1;
        goto out;
    }

    ret = 0;
    goto out;

out:
    return ret;
}

static void __exit testmod_exit(void)
{
    // 清除信号处理程序
    sigaction(SIGUSR1, NULL, NULL);

    kfree(lock);
}

module_init(testmod_init);
module_exit(testmod_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");