Linux 字符设备驱动程序问题

我正在编写 LKM 来创建字符设备驱动程序。

Linux 内核：VirtualBox 中的 4.4.0-93-generic，2GB 内存，SWAP 为 300Kb

问题 1

如果我编写一个处理 dev_write 中的fd的 C 程序，一切都很好，它应该按原样读取，但是如果我尝试使用head -n 1 < /dev/opsysmem它不会输出任何内容。

从设备读取代码：

int main()
{
    int ret, fd;
    char stringToSend[BUFFER_LENGTH];
    printf("Starting device test code example...\n");
    fd = open("/dev/opsysmem", O_RDWR); // Open the device with read/write access
    if (fd < 0)
    {
        perror("Failed to open the device...");
        return errno;
    }

    printf("Press ENTER to read back from the device...\n");
    getchar();

    printf("Reading from the device...\n");
    ret = read(fd, receive, BUFFER_LENGTH); // Read the response from the LKM
    if (ret < 0)
    {
        perror("Failed to read the message from the device.");
        return errno;
    }
    printf("The received message is: [%s]\n", receive);

    return 0;
}

问题 2

如果我反复发送足够大的消息，一切都很好，我的 2MiB 缓冲区填满，然后丢弃以下消息。但是，如果消息更小（即每个 1 个字符），它会在大约 10000 个节点后停止。这是我的链表实现的问题，一个已知的 linux 问题，还是只是我没有观察到我的代码中的某些内容？

当我遇到问题 2 时，vCPU 以正弦方式节流

这是我的读写功能：

static ssize_t dev_read(struct file *filep, char *buffer, size_t len, loff_t *offset) {
    Node *msg;
    int ret_val;
    char* message;
    unsigned int message_length;

    // Entering critical section
    down(&sem); //wait state

    msg = pop(&l, 0);

    // No message? No wait!
    if(!msg) {
        up(&sem);
        return -EAGAIN;
    }

    if(len < msg->length) {
        up(&sem);
        return -EINVAL;
    }

    // Since we have a message, let's send it!
    current_size -= message_length;

    // copy_to_user has the format ( * to, *from, size) and returns 0 on success
    ret_val = copy_to_user(buffer, msg->string, message_length);

    if (!ret_val) {
        remove_element(&l, 0);
        up(&sem);
        return ret_val;
    } else {
        up(&sem);
        return -EFAULT; // Failed
    }
}


static ssize_t dev_write(struct file *filep, const char *buffer, size_t len, loff_t *offset) {
    Node *n;

    // buffer larger than 2 * 1024 bytes
    if(len > MAX_MESSAGE_SIZE || len == 0) {
        return -EINVAL;
    }

    n = kmalloc(sizeof(Node), GFP_KERNEL);

    if(!n) { 
        return -EAGAIN;
    }

    n->string = (char*) kmalloc(len, GFP_KERNEL);
    n->length = len;

    copy_from_user(n->string, buffer, len);

    // Enter critical section
    down(&sem); //wait state
    if(SLEEP) msleep(100);

    // buffer is larger than the total list memory (2MiB)
    if(current_size + len > MAX_LIST_SIZE) {
        up(&sem);
        return -EAGAIN;
    }

    current_size += len;

    push(&l, n);

    up(&sem);
    // Exit critical section

    return len;
}

这是我的链表及其功能

typedef struct Node {
    unsigned int length;
    char* string;
    struct Node *next;
} Node;

typedef struct list{
    struct Node *node;
} list;

static void init(list * l){
    l->node = NULL;
}

static void destroyNode(Node *n) {
    if(n) {
        destroyNode(n->next);
        kfree(n->string);
        n->string = NULL;
        kfree(n);
        n = NULL;
    }
}

static void destroy(list *l){
    if(l) {
        destroyNode(l->node);
    }
}

static Node* pop(list *l, unsigned int index) {
    struct Node *_current = l->node;

    // Cut down index until reaching the desired position
    while(_current) {
        if(index) {
            _current = _current->next;
            index--;
        } else { return _current; }
    }

    // If you are here, the node does not exist
    return NULL;
}

static int push(list * l, Node *n) {
    if(!n) { return -1; }

    // Initialize the string

    // Do we have a node in the list?
    if (l->node) { 
        // Virtually add it as a head
        n->next = l->node;
    } else {
        n->next = NULL;
    } // Otherwise prepare the list to have no tail

    // Now make the list point to the head
    l->node = n;

    return 0;
}

static int remove_element(list * l, unsigned int index){
    // Get the reference for head
    struct Node *previous;
    struct Node *_current;

    previous = NULL;
    _current = (Node*) l->node;

    // Swap _current until index
    while(_current) {
        // Is the index !0 and we have more nodes?
        if(index) {
            previous = _current;
            _current = _current->next;
            index--;
        } else {
            if(previous) {
                previous->next = _current->next;
            } else {
                l->node = _current->next;
            }
            // Free memory, assign NULL pointer
            kfree(_current->string);
            _current-> string = NULL;
            kfree(_current);
            _current = NULL;

            // Return success
            return 0;
        }
    }

    // No _current? No problem!
    return -1;
}

__ 问题 2 的更新 __ 我为输入字符串尝试了不同的大小，我发现：在对设备驱动程序进行大约 650 次调用后，大小为 3.3k，消息列表大小变为 4MiB（这是最大值）。对设备进行了几次调用，然后内核冻结。

编辑 1：我根据评论更新了 te dev_write 并删除了调试代码 编辑 2：添加了更多功能：push/pop/destroy 编辑 3：我检查了缓冲区长度与消息长度