从内核模块写入eventfd

Question

我已经使用eventfd（）在用户空间程序中创建了一个eventfd实例。有没有一种方法可以将某些引用（指向其struct或pid +
fd对的指针）传递给已创建的eventfd实例到内核模块，以便它可以更新计数器值？

这是我想做的事情：我正在开发一个用户空间程序，该程序需要与我编写的内核空间模块交换数据和信号。为了传输数据，我已经在使用ioctl。但是我希望内核模块能够在新数据准备好通过ioctl进行使用时，向用户空间程序发出信号。

为此，我的用户空间程序将在各个线程中创建一些eventfds。这些线程将使用select（）等待这些eventfds，并且每当内核模块更新这些eventfds的计数时，它们就会继续通过ioctl请求数据来消耗数据。

问题是，如何从内核空间解析指向这些eventfds的“结构文件*”指针？我可以向eventfds发送什么样的信息，以便它可以获取指向eventfds的指针？我将在内核模块中使用哪些函数来获取这些指针？

有没有更好的方法可以将事件从内核空间发送到用户空间？我不能放手使用select（）。

Answer 1

我终于想出了怎么做。我意识到，系统上的每个打开文件都可以由打开该文件的进程之一的pid以及与该文件相对应的fd标识（在该进程的上下文中）。因此，如果我的内核模块知道pid和fd，则可以查找进程的
struct * task_struct ，并从中查找 struct *文件 ，最后使用fd，它可以获取指向eventfd的
struct *文件 的指针。然后，使用最后一个指针，它可以写入eventfd的计数器。

这是我为演示该概念而编写的用户空间程序和内核模块的代码（现已可用）：

用户空间C代码（efd_us.c）：

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>     //Definition of uint64_t
#include <sys/eventfd.h>

int efd; //Eventfd file descriptor
uint64_t eftd_ctr;

int retval;     //for select()
fd_set rfds;        //for select()

int s;

int main() {


    //Create eventfd
    efd = eventfd(0,0);
    if (efd == -1){
        printf("\nUnable to create eventfd! Exiting...\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("\nefd=%d pid=%d",efd,getpid());

    //Watch efd
    FD_ZERO(&rfds);
    FD_SET(efd, &rfds);

    printf("\nNow waiting on select()...");
    fflush(stdout);

    retval = select(efd+1, &rfds, NULL, NULL, NULL);

    if (retval == -1){
        printf("\nselect() error. Exiting...");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (retval > 0) {
        printf("\nselect() says data is available now. Exiting...");
        printf("\nreturned from select(), now executing read()...");
        s = read(efd, &eftd_ctr, sizeof(uint64_t));
        if (s != sizeof(uint64_t)){
            printf("\neventfd read error. Exiting...");
        } else {
            printf("\nReturned from read(), value read = %lld",eftd_ctr);
        }
    } else if (retval == 0) {
        printf("\nselect() says that no data was available");
    }

    printf("\nClosing eventfd. Exiting...");
    close(efd);
    printf("\n");
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

内核模块C代码（efd_lkm.c）：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/pid.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/fdtable.h>
#include <linux/rcupdate.h>
#include <linux/eventfd.h>

//Received from userspace. Process ID and eventfd's File descriptor are enough to uniquely identify an eventfd object.
int pid;
int efd;

//Resolved references...
struct task_struct * userspace_task = NULL; //...to userspace program's task struct
struct file * efd_file = NULL;          //...to eventfd's file struct
struct eventfd_ctx * efd_ctx = NULL;        //...and finally to eventfd context

//Increment Counter by 1
static uint64_t plus_one = 1;

int init_module(void) {
    printk(KERN_ALERT "~~~Received from userspace: pid=%d efd=%d\n",pid,efd);

    userspace_task = pid_task(find_vpid(pid), PIDTYPE_PID);
    printk(KERN_ALERT "~~~Resolved pointer to the userspace program's task struct: %p\n",userspace_task);

    printk(KERN_ALERT "~~~Resolved pointer to the userspace program's files struct: %p\n",userspace_task->files);

    rcu_read_lock();
    efd_file = fcheck_files(userspace_task->files, efd);
    rcu_read_unlock();
    printk(KERN_ALERT "~~~Resolved pointer to the userspace program's eventfd's file struct: %p\n",efd_file);


    efd_ctx = eventfd_ctx_fileget(efd_file);
    if (!efd_ctx) {
        printk(KERN_ALERT "~~~eventfd_ctx_fileget() Jhol, Bye.\n");
        return -1;
    }
    printk(KERN_ALERT "~~~Resolved pointer to the userspace program's eventfd's context: %p\n",efd_ctx);

    eventfd_signal(efd_ctx, plus_one);

    printk(KERN_ALERT "~~~Incremented userspace program's eventfd's counter by 1\n");

    eventfd_ctx_put(efd_ctx);

    return 0;
}


void cleanup_module(void) {
    printk(KERN_ALERT "~~~Module Exiting...\n");
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_param(pid, int, 0);
module_param(efd, int, 0);

要运行此程序，请执行以下步骤：

1. 编译用户空间程序（efd_us.out）和内核模块（efd_lkm.ko）
2. 运行用户空间程序（./efd_us.out），并注意其打印的pid和efd值。（例如，“ pid = 2803 efd = 3”。用户空间程序将在select（）上无限等待
3. 打开一个新的终端窗口，并插入将pid和efd作为参数传递的内核模块： sudo insmod efd_lkm.ko pid = 2803 efd = 3
4. 切换回用户空间程序窗口，您将看到用户空间程序已脱离选择并退出。