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字符设备驱动程序接口

__init__宏:被修饰的函数会被链接器链接放入.init.text段中(本来默认情况下函数是被放入.text段中)。对内核而言是一种暗示,表示该函数仅在初始化期间使用,内核启动时统一会加载.init.text段中的这些模块安装函数,加载完后就会把这个段给释放掉以节省内存。 __exit__宏:被修饰的函数仅用于模块卸载,链接器会将其放入特殊的ELF段。如果模块被直接内嵌到内核中,或内核的配置不允许卸载模块,则被修饰的函数将被简单的丢弃。 prink函数:模块在被加载到内核后,它能调用的函数仅仅是由内核导出的那些函数。KERN_INFO是printk的打印级别,其实只是一个字符串(如<1>)。操作系统的命令行中也会有一个打印级别的设置(值为0-7),当前操作系统中执行printk的时候会去对比printk中的打印级别和操作系统命令行中设置的打印级别,小于命令行设置级别的信息会被打印出来,大于的会被拦截。 module_init宏:该宏声明的函数会在模块被装载到内核中调用。 module_exit宏:该宏声明的函数会在模块被卸载时调用。 MODULE_LICENSE宏:指定该代码所使用的许可证协议。 MODULE_AUTHOR:描述模块作者。

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linux tracepoint增加

内核采用“插桩”的方法抓取log,“插桩”也称为Tracepoint,Tracepoint是Linux内核预先定义的静态探测点,它分布于内核的各个子系统中,每种Tracepoint有一个name、一个enable开关、一系列桩函数、注册桩函数的函数、卸载桩函数的函数。“桩函数”功能类似于printk,不过“桩函数”并不会把信息打印到console,而是输出到内核的ring buffer(环形缓冲区),缓冲区中的信息通过debugfs对用户呈现。每个tracepoint提供一个钩子来调用probe函数。一个tracepoint可以打开或关闭。打开时,probe函数关联到tracepoint;关闭时,probe函数不关联到tracepoint。tracepoint关闭时对kernel产生的影响很小,只是增加了极少的时间开销(一个分支条件判断),极小的空间开销(一条函数调用语句和几个数据结构)。只有挂载了钩子函数才会真正启用trace功能。这个钩子函数可以由开发者编写内核module来实现,并且需要在钩子函数中获取我们调试所需要的信息并导出到用户态,这样就可以获取内核运行时的信息了。当一个tracepoint打开时,用户提供的probe函数在每次这个tracepoint执行都会被调用。

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用BPF实现用户态tracing

BPF是最近Linux内核领域热门的技术。传统的BPF指的是tcpdump命令用于过滤网络包的工具,现在BPF已经得到极大的扩展,不再是Berkeley Packet Filter的缩写对应的简单的网络包过滤工具。 从Kernel 4.9之后,BPF已经成为一个完善的内核扩展工具,BPF在内核里运行一个sandbox,用于执行BPF的字节码(bytecode), 在执行BPF程序前,BPF的检查器会对BPF程序的字节码进行安全检查(比如,指针要先判断不为空后再访问,代码里不能有循环,等等),以保证BPF程序不会导致系统崩溃,因为BPF程序执行时是在内核态。 因此,BPF可以很安全地在内核态执行用户编写的程序,而且有安全保证,这比编写内核模块安全太多了。 正是因为BPF能保证安全,并运行在内核态,可以大大简化很多以前很复杂的事情,目前BPF已经应用于性能分析、网络、安全、驱动、区块链等等领域。

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