Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- so2:laboratoare:lab05:exercitii [2016/05/02 19:15]
razvan.deaconescu [4. [2p] Citirea bufferului printr-un apel ''read'']
+++ so2:laboratoare:lab05:exercitii [2019/03/20 11:49] (current)
gabriel.bercaru [1. [2.5p] Alocare de porturi I/O] - fixed typo ('kdb' instead of 'kbd')
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====== Laborator 5: Exerciții ======
-Pentru desfășurarea laboratorului pornim de la [[http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab05-tasks.zip|arhiva de sarcini a laboratorului]]. Descărcăm și decomprimăm arhiva în directorul ''so2/'' din directorul home al utilizatorului ''student'' de pe sistemul fizic:<code bash>
-student@eg106:~$ cd so2/
+===== Pregătirea laboratorului =====
-student@eg106:~/so2$ wget http://elf.cs.pub.ro/so2/res/laboratoare/lab05-tasks.zip
-student@eg106:~/so2$ unzip lab05-tasks.zip
+Pentru rezolvarea laboratorului, vom lucra în același director din care pornim mașina virtuală (''~/so2/linux/tools/labs'').
-student@eg106:~/so2$ tree lab05-tasks
+Pașii de rezolvare sunt următorii:
+  * pregătirea scheletului de laborator
+  * compilarea modulelor de Kernel
+  * copierea modulelor pe mașina virtuală
+  * pornirea mașinii virtuale și testarea modulelor
+==== Pregătirea scheletului de laborator ====
+Scheletul de laborator este generat din sursele din directorul ''tools/labs/templates''. Putem genera scheletele pentru toate laboratoarele folosind următoarea comanda:
+<code bash>
+tools/labs $ make skels
 </code>
-În cadrul directorului ''lab05-tasks/'' se găsesc resursele necesare pentru dezvoltarea exercițiilor de mai jos: fișiere schelet de cod sursă, fișiere Makefile și Kbuild, scripturi și programe de test.
-Vom dezvolta exercițiile pe sistemul fizic și apoi le vom testa pe [[:so2:resurse:masini-virtuale|mașina virtuală QEMU]]. După editarea și compilarea unui modul de kernel îl vom copia în directorul dedicat pentru mașina virtuală QEMU folosind o comandă de forma<code bash>
+Pentru a genera scheletul pentru un singur laborator, vom folosi variabila de mediu ''LABS'':
-student@eg106:~/so2$ cp /path/to/module.ko ~/so2/qemu-vm/fsimg/root/modules/
-</code> unde ''/path/to/module.ko'' este calea către fișierul obiect aferent modulului de kernel. Apoi vom porni, din directorul ''~/so2/qemu-vm/'', mașina virtuală QEMU folosind comanda<code bash>
+<code bash>
-student@eg106:~/so2/qemu-vm$ make
+tools/labs $ make clean
+tools/labs $ LABS=<lab name> make skels
+</code>
+<note important>
+Numele laboratorului curent este ''interrupts''.
+</note>
+Similar, putem genera și scheletul pentru un singur exercițiu, atribuind valoarea ''<lab_name>/<task_name>'' variabilei ''LABS''.
+<note>
+Scheletul este generat în directorul ''tools/labs/skels''.
+</note>
+==== Compilarea modulelor ====
+Comanda ''make build'' compilează toate modulele din directorul ''skels''.
+<code bash>
+student@eg106:~/so2/linux/tools/labs$ make build
+echo "# autogenerated, do not edit " > skels/Kbuild
+echo "ccflags-y += -Wno-unused-function -Wno-unused-label -Wno-unused-variable " >> skels/Kbuild
+for i in ./interrupts; do echo "obj-m += $i/" >> skels/Kbuild; done
+...
+</code>
+==== Copierea modulelor pe mașina virtuală ====
+Putem copia modulele generate pe mașina virtuală folosind target-ul ''copy'' al comenzii make, atunci când mașina virtuală este oprită.
+<code bash>
+student@eg106:~/so2/linux/tools/labs$ make copy
+student@eg106:~/so2/linux/tools/labs$ make boot
+</code>
+Alternativ, putem copia fișierele prin ''scp'', pentru e evita repornirea mașinii virtuale. Pentru detalii despre folosirea interacțiunea prin rețea cu mașina virtuală citiți [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/so2/resurse/masini-virtuale#interactiunea_cu_masina_virtuala|Interacțiunea cu mașina virtuală]].
+==== Testarea modulelor ====
+Modulele generate sunt copiate pe mașina virtuală în directorul ''/home/root/skels/<lab_name>''.
+<code bash>
+root@qemux86:~/skels/interrupts# ls
+kbd.ko
 </code>
-După pornirea mașinii virtuale QEMU vom putea folosi comenzi în fereastra QEMU pentru a încărca și descărca modulul de kernel:<code>
+După pornirea mașinii virtuale QEMU vom putea folosi comenzi în fereastra QEMU (sau în ''minicom'') pentru a încărca și descărca modulul de kernel:<code>
-# insmod modules/module-name.ko
+root@qemux86:~# insmod skels/<lab_name>/<task_name>/<module_name>.ko
-# rmmod module/module-name
+root@qemux86:~# rmmod skels/<lab_name>/<task_name>/<module_name>.ko
-</code> unde ''module-name'' este numele modulului de kernel.
+</code>
 <note>
 Pentru dezvoltarea laboratorului, este recomandat să folosim patru terminale sau, mai bine, patru tab-uri de terminal. Pentru a deschide un nou tab de terminal folosim combinația de taste ''Ctrl+Shift+t''. Cele trei tab-uri de terminal îndeplinesc următoarele roluri:
   - În primul tab de terminal dezvoltăm modulul de kernel: editare, compilare, copiere în directorul dedicat pentru mașina virtuală QEMU. Lucrăm în directorul aferent rezultat în urma decomprimării arhivei de sarcini a laboratorului.
-  - În al doilea tab de terminal pornim mașina virtuală QEMU și apoi testăm modulul de kernel: încărcare/descărcare modul, rulare teste. Lucrăm în directorul aferent mașinii virtuale: ''~/so2/qemu-vm/''.
+  - În al doilea tab de terminal pornim mașina virtuală QEMU și apoi testăm modulul de kernel: încărcare/descărcare modul, rulare teste. Lucrăm în directorul aferent mașinii virtuale: ''~/so2/qemu-so2/''.
-  - În al treilea tab de terminal accesăm sursele nucleului Linux din directorul ''~/so2/linux-3.13/'' și folosim Vim și [[:so2:laboratoare/lab01#cscope|cscope]] pentru parcurgerea codului sursă.
+  - În al treilea tab de terminal accesăm sursele nucleului Linux din directorul ''~/so2/linux-4.9/'' și folosim Vim și [[:so2:laboratoare/lab01#cscope|cscope]] pentru parcurgerea codului sursă.
-  - În al treilea tab de terminal pornim un server UDP care să primească [[:so2:laboratoare:lab02#netconsole|mesajele de netconsole]]. Nu contează în ce director ne aflăm. Folosim comanda<code bash>
+  - În al treilea tab de terminal pornim [[:so2:laboratoare:lab02#minicom|minicom]] sau un server UDP care să primească [[:so2:laboratoare:lab02#netconsole|mesajele de netconsole]]. Nu contează în ce director ne aflăm. Folosim comanda<code bash>
 student@eg106:~$ netcat -lup 6666
 </code>
@@ Line 38: / Line 92: @@
 Găsiți definițiile următoarelor simboluri în nucleul Linux:
   * structura ''resource'';
-  * funcția ''request_region'' și de acolo funcția ''__requestion_region'';
+  * funcția ''request_region'' și de acolo funcția ''__request_region'';
   * funcția ''request_irq'' și de acolo funcția ''request_threaded_irq'';
   * funcția ''inb'', varianta de pe arhitectura x86.
 Urmăriți în codul nucelului Linux:
-  * funcția de inițializare a driver-ului de tastatură [[http://lxr.free-electrons.com/source/drivers/input/serio/i8042.c?v=3.13#L1370|i8042_setup_kbd]]
+  * funcția de inițializare a driver-ului de tastatură [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/drivers/input/serio/i8042.c#L1470|i8042_setup_kbd]]
-  * funcția de tratarea a întreruperii pentru tastatură AT sau PS/2, înregistrată cu funcția de inițializare: [[http://lxr.free-electrons.com/source/drivers/input/keyboard/atkbd.c#L367|atkbd_interrupt]]
+  * funcția de tratarea a întreruperii pentru tastatură AT sau PS/2, înregistrată cu funcția de inițializare: [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/drivers/input/keyboard/atkbd.c#L372|atkbd_interrupt]]
 ===== [10.5p] Keylogger =====
@@ Line 50: / Line 104: @@
 Obiectivul exercițiilor următoare este să creați un driver pentru a intercepta tastele apăsate (//keylogger//). Driver-ul va intercepta IRQ-ul destinat controller-ului de tastatură și va inspecta codurile tastelor primite, stocându-le într-un buffer.
-==== 1. [1.5p] Alocare de porturi I/O ====
+==== 1. [2.5p] Alocare de porturi I/O ====
-Pentru început ne propunem să alocăm spații din zona I/O pentru dispozitive hardware. Vom vedea că nu putem să alocăm spațiu pentru tastatură întrucât regiunea aferentă e deja alocată. Apoi vom aloca spațiu I/O pentru portul serial.
+Pentru început ne propunem să alocăm spații din zona I/O pentru dispozitive hardware. Vom vedea că nu putem să alocăm spațiu pentru tastatură întrucât regiunea aferentă e deja alocată. Apoi vom aloca spațiu I/O pentru porturi care nu sunt folosite.
-În fișierul ''so2_kbd.c'' avem un schelet de implementare a unui driver de tastatură. Parcurgeți codul sursă din acest fișier și urmăriți funcția ''so2_kbd_init''. Codul din cadrul funcției ''so2_kbd_init'' care alocă porturile I/O (''STATUS_REG'' și ''DATA_REG'', folosind ''request_region'') este comentat pentru că ar returna o eroare.
+În fișierul ''kbd.c'' avem un schelet de implementare a unui driver de tastatură. Parcurgeți codul sursă din acest fișier și urmăriți funcția ''kbd_init''. Observați că porturile de care avem nevoie sunt ''I8042_STATUS_REG'' și ''I8042_DATA_REG''.
-Decomentați liniile din cadrul funcției ''so2_kbd_init'' și returnați cod de eroare la nevoie, prin:
+Urmăriți comentariile marcate cu ''TODO 1'' pentru a înregistra porturile de I/O și asigurați-vă că ați tratat corect erorile. De asemenea, deînregistrați porturile în funcția ''kbd_exit''.
-  - atribuirea unui cod de eroare specific (de exemplu ''-EBUSY'') variabilei ''err'';
-  - salt (''goto'') la label-ul corespunzător (''out_unregister'').
 <note tip>
@@ Line 64: / Line 116: @@
 </note>
-Compilați fișierul sursă ''so_kdb.c'' în modulul ''so2_kdb.ko'' folosind, pe sistemul fizic, comanda<code>
+Compilați fișierul sursă ''kdb.c'' în modulul ''kdb.ko'' folosind, pe sistemul fizic, comanda<code>
-make
+make build
-</code>și încărcați-l în nucleu, în mașina virtuală QEMU, folosind comanda<code>
+</code>și, după ce l-ați copiat pe mașina virtuală, încărcați-l în nucleu, în mașina virtuală QEMU, folosind comanda<code>
-insmod so2_kbd.ko
+insmod kbd.ko
 </code>
-Observați că obțineți eroare la încărcare: //%%insmod: Can't insert '.../so2_kbd.ko': Device or resource busy%%//. Acest lucru se întâmplă întrucât avem deja un driver care a întregistrat spațiul de I/O și kernel-ul poate deja accesa porturile I/O aferente. Ca să validăm că, într-adevăr, adresele aferente celor două registre (''STATUS_REG'' și ''DATA_REG'') sunt înregistrate, rulăm, în mașina virtuală QEMU comanda<code>
+Observați că obțineți eroare la încărcare: //%%insmod: Can't insert 'kbd.ko': Device or resource busy%%//. Acest lucru se întâmplă întrucât avem deja un driver care a întregistrat spațiul de I/O și kernel-ul poate deja accesa porturile I/O aferente. Ca să validăm că, într-adevăr, adresele aferente celor două registre (''STATUS_REG'' și ''DATA_REG'') sunt înregistrate, rulăm, în mașina virtuală QEMU comanda<code>
 cat /proc/ioports | grep keyboard
 </code>
-Observăm că sunt înregistate cele două porturi (''0x60'': ''DATA_REG'' și ''0x64'':''STATUS_REG'') corespunzătoare registrelor pentru tastatură.
+Observăm că cele două porturi (''0x60'': ''DATA_REG'' și ''0x64'':''STATUS_REG'') corespunzătoare registrelor pentru tastatură sunt înregistrate de kernel la boot, deci nu vom putea să eliminăm modulul care le deține.
-<note important>
+Pentru a putea testa cu succes alocarea de porturi I/O, vom //păcăli// kernelul prin înregistrarea porturilor 0x61 și 0x65.
-Comentați la loc liniile ce generează eroare înainte de a trece mai departe.
-</note>
-Pentru a folosi cu succes alocarea de porturi I/O, alocați pentru portul serial ''COM1''. Pentru portul serial ''COM1'' aveți nevoie de:
+Folosiți funcția ''request_region'' (în cadrul funcției ''kbd_init'') pentru a aloca porturile aferente și folosiți funcția ''release_region'' (în cadrul funcției ''kbd_exit''). Apoi compilați și inserați modulul în nucleu. Verificați conținutul fișierului ''/proc/ioports'' și verificați acum că cele două porturi I/O sunt alocate driverului nostru.
-  * adresa de start a portului serial ''COM1''; este vorba de ''0x3F8''
-  * numărul de registre accesibile de la adresa de mai sus; este vorba de ''8'' registre
-Folosiți funcția ''request_region'' (în cadrul funcției ''so2_kbd_init'') pentru a aloca porturile aferente și folosiți funcția ''release_region'' (în cadrul funcției ''so2_kbd_exit''). Apoi compilați și inserați modulul în nucleu. Verificați conținutul fișierului ''/proc/ioports'' și verificați acum că spațiul I/O ''0x3f8-0x3ff'' este alocat driverului nostru.
+<code bash>
+root@qemux86:~# insmod skels/interrupts/kbd.ko
+kbd: loading out-of-tree module taints kernel.
+Driver kbd loaded
+root@qemux86:~# cat /proc/ioports | grep kbd
+-0061 : kbd
+-0065 : kbd
+</code>
 Descărcați modulul din kernel folosind comanda<code>
-rmmod so2_kdb
+rmmod kbd
-</code> și verificați acum conținutul fișierului ''/proc/ioports''; observți că a dispărut alocarea spațiului I/O pentru ''COM1'' (''0x3f8-0x3ff'').
+</code> și verificați acum conținutul fișierului ''/proc/ioports''; observți că a dispărut alocarea spațiului I/O pentru cele două porturi.
-Încărcați și descărcați de mai multe ori modulul de kernel pentru a vă asigura că totul merge cum trebuie.
-Pentru a verifica tratarea corectă a cazului de eroare, încărcați driverul de port serial din sistem, folosind comenzile:<code>
-insmod /root/modules/serial_core.ko
-insmod /root/modules/8250.ko
-</code>
-Acum încercați din nou încărcarea modulului ''so2_kbd.ko''. Observăm eroare la înregistrarea spațiului de I/O care este acum adjudecat de driverul de port serial. Putem valida acest lucru urmărind ''/proc/ioports''.
-Descărcați din kernel modulele pentru portul serial, verificați că spațiul I/O pentru ''COM1'' este liber și inserați din nou modulul ''so2_kbd.ko''. Ar trebui ca totul să funcționeze.
 <note important>
-Ștergeți liniile care înregistrează și eliberează spațiul pentru portul serial ''COM1'' înainte de a trece la exercițiul următor.
+Comentați liniile care înregistrează și eliberează cele două porturi înainte de a trece la exercițiul următor.
 </note>
-==== 2. [1.5p] Rutina de tratare a întreruperii ====
+==== 2. [2p] Rutina de tratare a întreruperii ====
-Urmărim să înregistrăm o rutină de tratare a întreruperii de tastatură. Veți scrie o funcție (rutină) de tratare a înteruperii și o veți înregistra folosind ''[[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/interrupt.h?v=3.13#L128|request_irq]]''.
+Urmărim să înregistrăm o rutină de tratare a întreruperii de tastatură. Veți scrie o funcție (rutină) de tratare a înteruperii și o veți înregistra folosind ''[[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/interrupt.h#L145|request_irq]]''.
-Implementarea o veți face în fișierul ''so2_kbd.c''. Zonele din program în care trebuie să acționați au comentarii marcate cu ''%%/* TODO 2: ... */%%'' și indicații despre ce trebuie să urmăriți.
+Implementarea o veți face în fișierul ''kbd.c''. Zonele din program în care trebuie să acționați au comentarii marcate cu ''%%/* TODO 2: ... */%%'' și indicații despre ce trebuie să urmăriți.
-Pentru început definiți rutina de tratare a întreruperii (numită ''so2_kbd_interrupt_handle'') ca nefăcând nimic. Rutina trebuie să lase întreruperea să fie procesată de handler-ul inițial; în caz contrar, veți pierde controlul tastaturii în mașina virtuală.
+Pentru început definiți rutina de tratare a întreruperii (numită ''kbd_interrupt_handle'') ca nefăcând nimic. Rutina trebuie să lase întreruperea să fie procesată de handler-ul inițial; în caz contrar, veți pierde controlul tastaturii în mașina virtuală.
 <note tip>
@@ Line 121: / Line 165: @@
 <note tip>
-Pentru întreruperi partajate, parametrul ''dev_id'' **nu** poate fi ''NULL''. Folosiți ''&devs[0]'', adică pointer la structura de dispozitiv de tipul ''struct so2_device_data''. Această structură va conține toate informațiile necesare pentru gestiunea dispozitivului.
+Pentru întreruperi partajate, parametrul ''dev_id'' **nu** poate fi ''NULL''. Folosiți ''&devs[0]'', adică pointer la structura de dispozitiv de tipul ''struct kbd''. Această structură va conține toate informațiile necesare pentru gestiunea dispozitivului.
 Pentru a putea urmări ulterior înregistrarea validă a întreruperii în ''/proc/interrupts'', **nu** folosiți ''NULL'' nici pentru parametrul ''dev_name''. Puteți folosi macro-ul ''MODULE_NAME''.
@@ Line 130: / Line 174: @@
 </note>
-Compilați modulul și încărcați-l în nucleu. Ulterior încărcării în nucleu, puteți observa înregistrarea liniei de întrerupere prin consultarea fișierului ''/proc/interrupts''. Urmăriți linia din output aferentă //IRQ line//-ului pentru tastatură (definit în macro-ul ''I8042_KBD_IRQ''). Observați că sunt două drivere înregistrate la această linie de întreruper (deci avem o linie de întrerupere partajată): driverul inițial ''i8042'' și driverul nostru ''so2_kbd''. Descărcați modulul din nucleu.
+Compilați modulul și încărcați-l în nucleu. Ulterior încărcării în nucleu, puteți observa înregistrarea liniei de întrerupere prin consultarea fișierului ''/proc/interrupts''. Urmăriți linia din output aferentă //IRQ line//-ului pentru tastatură (definit în macro-ul ''I8042_KBD_IRQ''). Observați că sunt două drivere înregistrate la această linie de întreruper (deci avem o linie de întrerupere partajată): driverul inițial ''i8042'' și driverul nostru ''kbd''. Descărcați modulul din nucleu.
 <note tip>
@@ Line 143: / Line 187: @@
   - Veți captura tastele apăsate (doar //pressed// nu și //released//)/
   - Veți identifica tastele ce reprezintă caractere ASCII.
-  - Veți copia caracterele ASCII corespunzătoare tastelor apăsate și le veți stoca în buffer-ul ''buf'' din structura de tip ''struct so2_device_data'' aferentă dispozitivului.
+  - Veți copia caracterele ASCII corespunzătoare tastelor apăsate și le veți stoca în buffer-ul ''buf'' din structura de tip ''struct kbd'' aferentă dispozitivului.
-Implementarea o veți face în fișierul ''so2_kbd.c''. Zonele din program în care trebuie să acționați au comentarii marcate cu ''%%/* TODO 3: ... */%%'' și indicații despre ce trebuie să urmăriți.
+Implementarea o veți face în fișierul ''kbd.c''. Zonele din program în care trebuie să acționați au comentarii marcate cu ''%%/* TODO 3: ... */%%'' și indicații despre ce trebuie să urmăriți.
 La fiecare pas compilați modulul, încărcați modulul în kernel, apăsați în mașina virtuală taste pentru a verifica funcționalitatea, și apoi descărcați modulul.
@@ Line 154: / Line 198: @@
 <note tip>
-Citiți valoarea registrului ''I8042_DATA_REG'' folosind [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/asm-generic/io.h?v=3.13#L127|inb]], rețineți valoarea citită în variabila locală ''val'' și apoi returnați valoarea variabilei ''val''.
+Citiți valoarea registrului ''I8042_DATA_REG'' folosind [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/asm-generic/io.h#L362|inb]], rețineți valoarea citită în variabila locală ''val'' și apoi returnați valoarea variabilei ''val''.
 Parcurgeți secțiunea [[:so2:laboratoare:lab05#Operații de scriere și citire a porturilor I/O|Operații de scriere și citire a porturilor I/O]] din laborator.
 </note>
-Apelați funcția ''i8042_read_data()'' în handler-ul de întrerupere ''so2_kbd_interrupt_handler()'' (adică la fiecare tastă apăsată) și afișați valoarea citită din registru.
+Apelați funcția ''i8042_read_data()'' în handler-ul de întrerupere ''kbd_interrupt_handler()'' (adică la fiecare tastă apăsată) și afișați valoarea citită din registru.
 <note tip>
 Pentru afișare în cadrul handler-ului de întrerupere folosiți o construcție de forma:<code>
-	printk(LOG_LEVEL "IRQ: %d, scancode=0x%x (%u, %c)\n",
+	pr_info("IRQ %d: scancode=0x%x (%u) pressed=%d ch=%c\n",
-		irq_no, scancode, scancode, scancode);
+		irq_no, scancode, scancode, pressed, ch);
 </code>
 unde ''scancode'' este valoarea registrului citit cu ajutorul funcției ''i8042_read_data()''.
@@ Line 204: / Line 248: @@
 </note>
-În handler-ul de întrerupere (''so2_kbd_interrupt_handler'') interpretați scancode-ul pentru a vedea dacă este o apăsare sau o ridicare de tastă și obțineți caracterul ASCII aferent. Afișați informațiile obținute.
+În handler-ul de întrerupere (''kbd_interrupt_handler'') interpretați scancode-ul pentru a vedea dacă este o apăsare sau o ridicare de tastă și obțineți caracterul ASCII aferent. Afișați informațiile obținute.
 <note tip>
@@ Line 212: / Line 256: @@
 <note tip>
 Pentru afișare în cadrul handler-ului de întrerupere folosiți o construcție de forma:<code>
-	printk(LOG_LEVEL "IRQ %d: scancode=0x%x (%u) pressed=%d ch=%c\n",
+	pr_info(LOG_LEVEL "IRQ %d: scancode=0x%x (%u) pressed=%d ch=%c\n",
 		irq_no, scancode, scancode, pressed, ch);
 </code>
@@ Line 224: / Line 268: @@
 === c. [1p] Colectarea caracterelor în buffer ===
-Dorim să colectăm caracterele apăsate (nu și celelalte taste) într-un buffer care apoi va fi citit din user space.
+Dorim să colectăm caracterele apăsate (nu și celelalte taste) într-un buffer circular care apoi va fi citit din user space.
-Actualizați handler-ul de tratare a întreruperii (''so2_kbd_interrupt_handler'') astfel încât un caracter ASCII citit să fie adăugat la sfârșitul buffer-ului aferent dispozitivului. Dacă buffer-ul este plin, caracterul va fi ignorat.
+Actualizați handler-ul de tratare a întreruperii (''kbd_interrupt_handler'') astfel încât un caracter ASCII citit să fie adăugat la sfârșitul buffer-ului aferent dispozitivului. Dacă buffer-ul este plin, caracterul cel mai vechi o sa fie suprascris.
 <note tip>
-Buffer-ul aferent dispozitivului este câmpul ''buf'' din structura de tip ''struct so2_device_data'' aferentă dispozitivului. Această structură o puteți obține în cadrul handler-ului de tratare a întreruperii folosind construcția<code>
+Buffer-ul aferent dispozitivului este câmpul ''buf'' din structura de tip ''struct kbd'' aferentă dispozitivului. Această structură o puteți obține în cadrul handler-ului de tratare a întreruperii folosind construcția<code>
-	struct so2_device_data *data = (struct so2_device_data *) dev_id;
+	struct kbd *data = (struct kbd *) dev_id;
 </code>
-Dimensiunea curentă a buffer-ului este dată de câmpul ''buf_idx'' din structura de tip ''struct so2_device_data'' aferentă dispozitivului. Va trebui să incrementați valoarea acestei variabile la fiecare caracter adăugat în buffer.
+Dimensiunea curentă a buffer-ului este dată de câmpul ''count'' din structura de tip ''struct kbd'' aferentă dispozitivului. Câmpul ''put_idx'' specifică următoarea poziție de scriere, iar ''get_idx'' următoarea poziție de citire. Urmăriți implementarea funcției ''put_char'' pentru a observa cum sunt adăugate datele în buffer-ul circular.
 </note>
-<note tip>
-Capacitatea buffer-ului, peste care nu puteți scrie, este dată de macro-ul ''BUFFER_SIZE''.
-</note>
 ==== 4. [2p] Citirea bufferului printr-un apel ''read'' ====
-Pentru a avea acces la datele colectate de keylogger va trebui să le transmitem în user space. Facem acest lucru prin intermediului unui dispozitiv de tip caracter (''/dev/so2_kbd''). La citirea din acest dispozitiv de tip caracter vom primi datele din buffer-ul din kernel space în care am colectat tastele apăsate.
+Pentru a avea acces la datele colectate de keylogger va trebui să le transmitem în user space. Facem acest lucru prin intermediului unui dispozitiv de tip caracter (''/dev/kbd''). La citirea din acest dispozitiv de tip caracter vom primi datele din buffer-ul din kernel space în care am colectat tastele apăsate.
-Implementarea o veți face în fișierul ''so2_kbd.c''. Zonele din program în care trebuie să acționați au comentarii marcate cu ''%%/* TODO 4: ... */%%'' în funcția ''so2_kbd_read()'' și indicații despre ce trebuie să urmăriți.
+Implementarea o veți face în fișierul ''kbd.c''. Zonele din program în care trebuie să acționați au comentarii marcate cu ''%%/* TODO 4: ... */%%'' în funcția ''kbd_read()'' și indicații despre ce trebuie să urmăriți.
 La fiecare pas compilați modulul, încărcați modulul în kernel, apăsați în mașina virtuală taste pentru a verifica funcționalitatea, și apoi descărcați modulul.
-Este permis un singur cititor la un moment dat astfel încât protejăm codului funcției ''so2_kbd_read()'' cu un mutex.
+Este permis un singur cititor la un moment dat astfel încât protejăm codului funcției ''kbd_read()'' cu un mutex.
-Întrucât nu dorim modificări la nivelul buffer-ului din partea handler-ului de întrerupere în timp ce facem citirea sa în funcția ''so2_kbd_read()'' veți folosiți un spinlock și veți dezactiva întreruperile în funcția ''so2_kbd_read''.
+Întrucât nu dorim modificări la nivelul buffer-ului din partea handler-ului de întrerupere în timp ce facem citirea sa în funcția ''kbd_read()'' veți folosiți un spinlock și veți dezactiva întreruperile în funcția ''kbd_read''.
 <note tip>
-Definiți spinlock-ul în structura de dispozitiv (''struct so2_device_data'') și inițializați-l în ''so2_kbd_init''. Folosiți funcțiile [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/spinlock.h?v=3.13#L321|spin_lock_irqsave]] și [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/spinlock.h?v=3.13#L346|spin_unlock_irqrestore]] pentru locking cu dezactivarea întreruperilor pe parcursul lucrului cu buffer-ul în rutina ''so2_kbd_read()''.
+Definiți spinlock-ul în structura de dispozitiv (''struct kbd'') și inițializați-l în ''kbd_init''. Folosiți funcțiile [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/spinlock.h#L338|spin_lock_irqsave]] și [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/spinlock.h#L363|spin_unlock_irqrestore]] pentru locking cu dezactivarea întreruperilor pe parcursul lucrului cu buffer-ul în rutina ''kbd_read()''.
-Folosiți funcțiile [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/spinlock.h?v=3.13#L291|spin_lock]] si [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/spinlock.h?v=3.13#L331|spin_unlock]] pentru protejarea buffer-ulu în rutina de tratare a întreruperii.
+Folosiți funcțiile [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/spinlock.h#L308|spin_lock]] si [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/spinlock.h#L348|spin_unlock]] pentru protejarea buffer-ulu în rutina de tratare a întreruperii.
 Parcurgeți secțiunea [[:so2:laboratoare:lab05#Locking1|Locking]] din laborator.
 </note>
-Pentru copierea în user space veți folosi apelul [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/asm-generic/uaccess.h?v=3.13#L265|copy_to_user]]. Întrucât nu puteți folosi ''copy_to_user'' în timp ce aveți un spinlock luat, trebuie să folosiți un buffer temporar.
+Completați funcția ''get_char'' pentru a obține următorul caracter care trebuie citit din buffer. Aveți grijă la implementarea buffer-ului circular (să nu citiți dincolo de dimensiunea buffer-ului și de poziția de scriere).
-<note tip>
+Pentru copierea în user space veți folosi apelul [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/arch/x86/include/asm/uaccess.h#L249|put_user]] pentru fiecare caracter în parte, obținut folosind funcția ''get_char''.
-Buffer-ul temporar și dimensiunea acestuia sunt indicate de câmpurile ''tmp_buf'' și ''tmp_buf_idx'' din structura de tip dispozitiv.
+<note warning>
+Nu puteți folosi ''copy_to_user'' sau ''put_user'' în timp ce aveți un spinlock luat.
 Urmăriți în laboratorul 4 secțiunea [[:so2:laboratoare:lab04#accesul_la_spatiul_de_adresa_al_procesului|Accesul la spațiul de adresă al procesului]].
@@ Line 274: / Line 315: @@
 </note>
-Pentru testare, va trebui să creați fișierul de tip caracter ''/dev/so2_kbd'' folosind utilitarul ''mknod'' cu majorul și minorul dispozitivului sunt definiți în macro-urile din ''so2_kbd.c'': ''SO2_KBD_MAJOR'' și ''SO2_KBD_MINOR''. Adică va trebui să rulați comanda<code>
+Pentru testare, va trebui să creați fișierul de tip caracter ''/dev/kbd'' folosind utilitarul ''mknod'' cu majorul și minorul dispozitivului sunt definiți în macro-urile din ''kbd.c'': ''KBD_MAJOR'' și ''KBD_MINOR''. Adică va trebui să rulați comanda<code>
-mknod /dev/so2_kbd c 42 0
+mknod /dev/kbd c 42 0
 </code>
 Compilați modulul pe sistemul fizic, apoi porniți mașina virtuală și încărcați modulul în nucleul mașinii virtuale. Testați folosind comanda<code>
-cat /dev/so2_kbd
+cat /dev/kbd
 </code>
 O să obțineți conținutul bufferului keylogger-ului din kernel space.
-==== 5. [3p] Curățarea buffer-ului dacă este tastată o parolă ====
+==== 5. [1.5p] Curățarea buffer-ului la scriere ====
-Dorim să %%"curățăm"%% buffer-ul dacă este tastată o parolă. În acel moment buffer-ul va fi resetat: conținutul său va fi resetat și dimensiunea va fi ''0''.
+Dorim să %%"curățăm"%% buffer-ul atunci când se scrie în device node-ul asociat driver-ului. În acel moment buffer-ul va fi resetat: conținutul său va fi resetat și dimensiunea va fi ''0''.
-Implementarea o veți face în fișierul ''so2_kbd.c''. În rutina de tratare a întreruperii veți reține în câmpul ''passcnt'' câte caractere din parolă au fost potrivite. Parola este definită de macro-urile ''MAGIC_WORD'' și ''MAGIC_WORD_LEN''.
+Implementarea o veți face în fișierul ''kbd.c''. Urmăriți comentariile marcate cu ''TODO 5''. Implementați funcția ''reset_buffer'' și adăugați operația ''write'' la ''kbd_fops''.
-Când se detectează întreaga parolă, curătați buffer-ul. Pentru curățare, reinițializați câmpul ''buf_idx'' la valoarea ''0'' și umpleți cu ''0''-uri buffer-ul.
-La primirea unui caracter nou, verificați dacă acesta corespunde cu caracterul de pe poziția curentă din parolă. În caz afirmativ, incrementați contorul; altfel, resetați counterul la 0.
 <note tip>
-În momentul resetării buffer-ului, în handler-ul de întrerupere va trebui să folosiți spinlock-ul pentru accesul exclusiv la buffer. Este posibil ca rutina de read să fie procesată de pe alt procesor și să acceseze buffer-ul în momentul în care handler-ul de întrerupere îl modifică. Veți folosi funcțiile [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/spinlock.h?v=3.13#L291|spin_lock]] și [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/spinlock.h?v=3.13#L331|spin_unlock]].
+În momentul resetării buffer-ului, va trebui să folosiți spinlock-ul cu dezactivarea întreruperilor pentru accesul exclusiv la buffer.
 Parcurgeți secțiunea [[:so2:laboratoare:lab05#utilizare_spinlock-uri|Utilizarea spinlock-uri]].
 </note>
-Pentru testare, va trebui să creați fișierul de tip caracter ''/dev/so2_kbd'' folosind utilitarul ''mknod'' cu majorul și minorul dispozitivului sunt definiți în macro-urile din ''so2_kbd.c'': ''SO2_KBD_MAJOR'' și ''SO2_KBD_MINOR''. Adică va trebui să rulați comanda<code>
+Pentru testare, va trebui să creați fișierul de tip caracter ''/dev/kbd'' folosind utilitarul ''mknod'' cu majorul și minorul dispozitivului sunt definiți în macro-urile din ''kbd.c'': ''KBD_MAJOR'' și ''KBD_MINOR''. Adică va trebui să rulați comanda<code>
-mknod /dev/so2_kbd c 42 0
+mknod /dev/kbd c 42 0
 </code>
 Compilați modulul pe sistemul fizic, apoi porniți mașina virtuală și încărcați modulul în nucleul mașinii virtuale. Consultați conținutul buffer-ului folosind comanda<code>
-cat /dev/so2_kbd
+cat /dev/kbd
 </code>
-Apăsați pe taste și apoi apăsați conținutul macro-ului ''MAGIC_WORD'' (adică ''root'') și apoi consultați din nou conținutul buffer-ului. Ar trebui să fie resetat.
+Apăsați pe taste și apoi rulați comanda ''echo "clear" > /dev/kbd'' și apoi consultați din nou conținutul buffer-ului. Ar trebui să fie resetat.
 ===== Extra =====
-==== [1 karma] Resetarea buffer-ului în rutina de read ====
-Implementarea curentă este problematică pentru că rutina de tratare a întreruperii este cea care face resetarea buffer-ului, lucru care este consumator de timp și nerecomandat să fie făcut în context întrerupere.
-O soluție este să actualizăm comportamentul astfel încât resetarea buffer-ului să se producă la apelul funcției ''so2_kbd_read()''. După ce informația este copiată în user space, buffer-ul este resetat. Nu mai resetăm în momentul tastării
-Simplificați implementarea în așa fel încât resetarea buffer-ului să se producă în funcția ''so2_kbd_read()'' imediat după copierea datele în user space.
-<note tip>
-În momentul în care copiați datele în buffer-ul temporare ''tmp_buf'' resetați buffer-ul principal: adică umpleți buffer-ul ''buf'' cu zero-uri și inițialiați ''buf_idx'' la ''0''.
-</note>
-Pentru verificarea după citirea din ''/dev/so2_kbd'' veți avea buffer-ul resetat. Citiri ulterioare vor găsi buffer-ul gol.
 ==== [3 karma] Utilizare kfifo ====
-Implementați colectarea de date de la tastatură, și transmiterea lor în user space folosind [[http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/kfifo.h?v=3.13|API-ul kfifo]].
+Implementați colectarea de date de la tastatură, și transmiterea lor în user space folosind [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/include/linux/kfifo.h|API-ul kfifo]].
 <note tip>
-Folosiți [[http://lxr.free-electrons.com/source/samples/kfifo/?v=3.13|exemplele de utilizare a API-ului kfifo]] din codul nucleului. De exemplu [[http://lxr.free-electrons.com/source/samples/kfifo/bytestream-example.c?v=3.13|bytestream-example.c]].
+Folosiți [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/samples/kfifo|exemplele de utilizare a API-ului kfifo]] din codul nucleului. De exemplu [[https://elixir.bootlin.com/linux/v4.15/source/samples/kfifo/bytestream-example.c|bytestream-example.c]].
 </note>

Resurse

Cursuri

Teme

so2/laboratoare/lab05/exercitii.1462205747.txt.gz · Last modified: 2016/05/02 19:15 by razvan.deaconescu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top