设备管理实验

发表于 2019-12-04 更新于 2024-07-04 分类于实验，技术， OS ，操作系统内核， Linux 内核， IO设备阅读次数： Waline：本文字数： 959 阅读时长 ≈ 3 分钟

实验目的

尝试加载运行给定的内核程序，以理解内核的结构。尝试修改设备管理相关代码以实现一些简单的功能。

步骤

实验准备

首先解压给定的压缩包。
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tar -zxvf iodevicemanagement.tar.gz
安装 build-essential，发现失败。在
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2
sudo rm /var/lib/apt/lists/* -vf
sudo apt-get update
后可以解决。接下来安装 qemu，过程类似，没有截图。
先对 build.sh 加执行权限。
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chmod +x tools/build.sh
然后运行 make
Make 生成结束后，使用 make start 启动虚拟机。
出来一个叫做 QEMU 的黑色窗口，到这里，实验环境算是准备好了。

尝试修改内核代码

需求

修改内核中 I/O 设备代码，实现按 F12，ls 命令显示的信息替换成 *，再按 F12 恢复正常，如此反复。

原来，虚拟机系统按 F12 时，显示如下信息：

根据这个输出，我们找到了相应的源代码。

/kernel/sched.c

void show_task(int nr,struct task_struct * p)
{ 
	int i,j = 4096-sizeof(struct task_struct);

	printk("%d: pid=%d, state=%d, ",nr,p->pid,p->state);
	i=0;
	while (i<j && !((char *)(p+1))[i])
		i++;
	printk("%d (of %d) chars free in kernel stack\n\r",i,j);

}

`printk` 是啥？

printk 是在内核中运行的向控制台输出显示的函数，Linux 内核首先在内核空间分配一个静态缓冲区，作为显示用的空间，然后调用 sprintf，格式化显示字符串，最后调用 tty_write 向终端进行信息的显示。

声明变量 int f12_state

/include/linux/sched.h

int f12_state; //if it is 1,all chars are replaced with *

实现 f12 开关功能

/kernel/sched.c

f12_state = 0;
void switch_f12(void)
{
    if (f12_state == 1)
        f12_state = 0;
    else
        f12_state = 1;
}

修改 con_write 函数，即改变显示的字符。

加入如下代码，在写字符之前根据 f12_state 的状态判断是否要将字符修改为 *。根据要求，只将字母显示为 *。

/kernel/chr_drv/console.c

if((c >= 'A' && c <= 'Z' || c >= 'a' && c <= 'z') && f12_state==1) c = '*';

在开头添加对 f12 扫描码（0x58）的检测

/kernel/chr_drv/keyboard.S

....
func:
 cmpb $0x58,%al  # this
 jne continue_func
 pushl %eax
 pushl %ecx
 pushl %edx
 call switch_f12
 popl %edx
 popl %ecx
 popl %eax
 jmp end_func
....
continue_func:
....