c - 为什么在尝试 "cat"我的字符设备驱动程序时收到错误消息？

Question

我已经为 Linux 编写了一个简单的字符设备驱动程序。

它是一个简单的消息存储/检索系统，消息存储在内核空间中。

我应该能够做这样的事情:

echo "message 1" > /dev/mydevice

然后用

检索消息

cat /dev/mydevice

消息存储在队列中。

当我尝试检索我为测试而硬编码的消息时(消息是“hello”)，我得到以下命令行输出:

cat /dev/mydevice
hellocat: /dev/mydevice: Resource temporarily unavailable

所以我按预期收到了问候消息，但显然我做的事情不太正确。

这是处理设备读取的函数。

static ssize_t device_read(struct file *filp, char *buffer,
               size_t length, loff_t * offset) {
  unsigned long result;
  int message_size;
  struct message_list* message = pop_message(&global_message_list);

  if (!message) return -EAGAIN;

  message_size = message -> message_length;

  result = copy_to_user(buffer, message -> message, message_size);

  printk(KERN_ALERT "res: %lu, msg_size: %d, len: %d\n", result, message_size, length);
  if (result == 0) return message_size;
  else return message_size - result;
}

Answer 1

cat 实用程序为每个文件多次调用 read，直到到达 EOF(即 signified by read returning 0)。

这是因为并非所有数据都可以立即使用。如果文件大于 cat 的内部缓冲区，它当然需要多次调用 read 才能获取完整数据。即使 read 返回的字节数小于缓冲区的长度，它也需要再次调用 read 以防以后有更多数据可用(可能是输入是 TTY 或管道的情况)。因此，您需要返回 0 才能让 cat 认为它在文件末尾并停止读取。

(有关 cat 工作原理的更多详细信息，您可以查看 the source code 和 safe_read function 。)

处理此问题的一种简单方法是在每个“真实”消息之后将零长度消息放入队列中，以便下一次读取 将返回 EOF。但是，如果您同时有多个阅读器，这将无法正常工作；在这种情况下，一个读者可能会读取一条消息，然后另一个读取 EOF，然后第一个读取另一条消息，这样一个读者会收到两条消息，而另一个会收到零条消息。是否让您的设备线程安全取决于您和/或您的导师。¹

这也表明您的代码存在另一个潜在问题，您只能部分处理该问题:如果您的消息大于传递给 read 的缓冲区，您将丢弃消息的其余部分而不是保存它供下一个阅读。同样，这可能是可接受的短路，也可能不是。

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¹ 我不确定是否可以让它成为线程安全的；这取决于您区分不同读者的能力，我对内核代码或编写字符设备的了解还不够多，无法判断是否可能。