Netlink socket 的通信依据 - 基于Linux操作系统的电子收款机税源数据采集方案的分析和实现

当 netlink socket 用于内核空间与用户空间的通信时，在用户空间的创建方法和一般套接字使用类似，但内核空间的创建方法则不同。在内核模块中使用 netlink_kernel_create()函数创建socket 时需要指明接收函数。之后用户空间进程创建socket，并将通信标识(一般是该进程的ID)发送到内核空间。这样内核空间获得了用户空间进程的通信标识后就可以进行通信了。

3.2 拦截并口打印驱动的write 操作

Linux 操作系统将设备看作文件，每个Linux 的设备驱动程序都定义了一个 file_operation结构，结构中的各个成员是驱动模块中定义函数的指针, 通过这些函数具体实现对文件的open, read, write 等操作。因此，只要将并口打印驱动模块的file_operation 结构常量——lp_fops的write 成员的值由lp_write 替换为指向拦截函数的指针就能实时地拦截并口打印机的打印操作。

这里需要实现两个关键函数：

1)lp_write_from_kernellp_write_from_kernel 函数实现内核空间的缓冲区数据的打印功能。来自守护进程的修改后打印数据是保存在内核空间的，因此不能调用原有的lp_write 函数进行打印。具体的实现可依照lp_write，只要将调用copy_from_user 函数的地方改为调用memcpy 函数即可。

2)lp_interceptlp_intercept 函数函数用于替换lp_write，拦截并口打印驱动的write 操作，实现打印数据截取与修改：当电子收款机的销售软件调用并口打印驱动的write 函数时，将写缓冲区的打印数据发送给守护进程;待守护进程返回修改后的打印数据(附加了税控码)，调用lp_write_from_kernel 将其打印出来。

3.3 打印进程的阻塞及唤醒

当收到电子收款机的销售软件向并口打印机发出的打印请求时，内核态的并口打印模块需在将数据发送给用户态的守护进程之后阻塞打印请求进程。并且，当且仅当接收到守护进程的返回数据时，才会唤醒打印请求进程完成打印。

如何实现打印进程的阻塞及唤醒就是最后一个关键技术点。因为电子收款机只配备一个打印机、不需要复杂的互斥技术，所以只要使用“简单睡眠”就可以达到这个目标——通过使用下面的宏或函数：

4 小结

本文详细说明了如何修改可加载的内核驱动模块实现并口打印数据的拦截与修改，如何运用netlink socket 技术实现内核与用户进程的通讯，以及进程的阻塞及唤醒技术。并在此基础上提出了一种利用上述技术实现的Linux 电子收款机税源数据采集方案。此方案在无需改变电子收款机原有设计架构的条件下，实现了税源数据采集及***税控码添加功能，经实际环境测试可行，符合对税源数据采集系统的整体要求。