Isolare il modulo del kernel su un core specifico utilizzando Cpuset

Hai indicato nella tua domanda:

Immagino di aver ottenuto i "simboli sconosciuti" perché quelle funzioni non hanno EXPORT_SYMBOL nel kernel

Penso che questo sia il punto chiave del tuo problema. Vedo che stai includendo il file linux/cpuset.h che definisce il metodo:cpuset_init tra gli altri. Tuttavia, sia durante la compilazione che utilizzando il comando nm possiamo vedere indicatori che ci indicano che questa funzione non è disponibile:

Compilazione:

[email protected]:/home/hectorvp/cpuset/cpuset_try# make
make -C /lib/modules/3.19.0-31-generic/build M=/home/hectorvp/cpuset/cpuset_try modules 
make[1]: Entering directory '/usr/src/linux-headers-3.19.0-31-generic'
  CC [M]  /home/hectorvp/cpuset/cpuset_try/cpuset_try.o
  Building modules, stage 2. 
  MODPOST 1 modules 
  WARNING: "cpuset_init" [/home/hectorvp/cpuset/cpuset_try/cpuset_try.ko] undefined!
  CC      /home/hectorvp/cpuset/cpuset_try/cpuset_try.mod.o
  LD [M]  /home/hectorvp/cpuset/cpuset_try/cpuset_try.ko
make[1]: Leaving directory '/usr/src/linux-headers-3.19.0-31-generic'

Vedi il WARNING: "cupset_init" [...] undefined! . E usando nm :

[email protected]:/home/hectorvp/cpuset/cpuset_try# nm cpuset_try.ko
0000000000000030 T cleanup_module
                 U cpuset_init
                 U __fentry__
0000000000000000 T init_module
000000000000002f r __module_depends
                 U printk
0000000000000000 D __this_module
0000000000000000 r __UNIQUE_ID_license0
000000000000000c r __UNIQUE_ID_srcversion1
0000000000000038 r __UNIQUE_ID_vermagic0
0000000000000000 r ____versions

(Nota:U sta per 'non definito')

Tuttavia , ho esplorato i simboli del kernel come segue:

[email protected]:/home/hectorvp/cpuset/cpuset_try# cat /proc/kallsyms | grep cpuset_init
ffffffff8110dc40 T cpuset_init_current_mems_allowed
ffffffff81d722ae T cpuset_init
ffffffff81d72342 T cpuset_init_smp

Vedo che è esportato ma non è disponibile in /lib/modules/$(uname -r)/build/Module.symvers . Quindi hai ragione.

Dopo ulteriori indagini ho scoperto che in realtà è definito in:

http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/cpuset.c#L2101

Questa è la funzione che devi chiamare poiché è disponibile nello spazio del kernel. Quindi non avrai bisogno di accedere allo spazio utente.

Il lavoro che ho trovato per rendere il modulo in grado di chiamare questi simboli è riportato nella seconda risposta di questa domanda. Tieni presente che non è necessario includere linux/cpuset.h più :

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
//#include <linux/cpuset.h>
#include <linux/kallsyms.h>


int init_module(void)
{
        static void (*cpuset_init_p)(void);
        cpuset_init_p = (void*) kallsyms_lookup_name("cpuset_init");
        printk(KERN_INFO "Starting ...\n");
        #ifdef CONFIG_CPUSETS
            printk(KERN_INFO "cpusets is enabled!");
        #endif
        (*cpuset_init_p)();
        /* 
         * A non 0 return means init_module failed; module can't be loaded. 
         */
        return 0;
}

void cleanup_module(void)
{
        printk(KERN_INFO "Ending ...\n");
}

MODULE_LICENSE("GPL");

L'ho compilato con successo e installato con insmod . Di seguito è riportato l'output che ho ottenuto in dmesg :

[ 1713.738925] Starting ...
[ 1713.738929] cpusets is enabled!
[ 1713.738943] kernel tried to execute NX-protected page - exploit attempt? (uid: 0)
[ 1713.739042] BUG: unable to handle kernel paging request at ffffffff81d7237b
[ 1713.739074] IP: [<ffffffff81d7237b>] cpuset_init+0x0/0x94
[ 1713.739102] PGD 1c16067 PUD 1c17063 PMD 30bc74063 PTE 8000000001d72163
[ 1713.739136] Oops: 0011 [#1] SMP 
[ 1713.739153] Modules linked in: cpuset_try(OE+) xt_conntrack ipt_MASQUERADE nf_nat_masquerade_ipv4 iptable_nat nf_conntrack_ipv4 nf_defrag_ipv4 nf_nat_ipv4 xt_addrtype iptable_filter ip_tables x_tables nf_nat nf_conntrack br_netfilter bridge stp llc pci_stub vboxpci(OE) vboxnetadp(OE) vboxnetflt(OE) vboxdrv(OE) aufs binfmt_misc cfg80211 nls_iso8859_1 snd_hda_codec_hdmi snd_hda_codec_realtek intel_rapl snd_hda_codec_generic iosf_mbi snd_hda_intel x86_pkg_temp_thermal intel_powerclamp snd_hda_controller snd_hda_codec snd_hwdep coretemp kvm_intel amdkfd kvm snd_pcm snd_seq_midi snd_seq_midi_event amd_iommu_v2 snd_rawmidi radeon snd_seq crct10dif_pclmul crc32_pclmul snd_seq_device aesni_intel ttm aes_x86_64 drm_kms_helper drm snd_timer i2c_algo_bit dcdbas mei_me lrw gf128mul mei snd glue_helper ablk_helper
[ 1713.739533]  cryptd soundcore shpchp lpc_ich serio_raw 8250_fintek mac_hid video parport_pc ppdev lp parport autofs4 hid_generic usbhid hid e1000e ahci psmouse ptp libahci pps_core
[ 1713.739628] CPU: 2 PID: 24679 Comm: insmod Tainted: G           OE  3.19.0-56-generic #62-Ubuntu
[ 1713.739663] Hardware name: Dell Inc. OptiPlex 9020/0PC5F7, BIOS A03 09/17/2013
[ 1713.739693] task: ffff8800d29f09d0 ti: ffff88009177c000 task.ti: ffff88009177c000
[ 1713.739723] RIP: 0010:[<ffffffff81d7237b>]  [<ffffffff81d7237b>] cpuset_init+0x0/0x94
[ 1713.739757] RSP: 0018:ffff88009177fd10  EFLAGS: 00010292
[ 1713.739779] RAX: 0000000000000013 RBX: ffffffff81c1a080 RCX: 0000000000000013
[ 1713.739808] RDX: 000000000000c928 RSI: 0000000000000246 RDI: 0000000000000246
[ 1713.739836] RBP: ffff88009177fd18 R08: 000000000000000a R09: 00000000000003db
[ 1713.739865] R10: 0000000000000092 R11: 00000000000003db R12: ffff8800ad1aaee0
[ 1713.739893] R13: 0000000000000000 R14: ffffffffc0947000 R15: ffff88009177fef8
[ 1713.739923] FS:  00007fbf45be8700(0000) GS:ffff88031dd00000(0000) knlGS:0000000000000000
[ 1713.739955] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
[ 1713.739979] CR2: ffffffff81d7237b CR3: 00000000a3733000 CR4: 00000000001407e0
[ 1713.740007] Stack:
[ 1713.740016]  ffffffffc094703e ffff88009177fd98 ffffffff81002148 0000000000000001
[ 1713.740052]  0000000000000001 ffff8802479de200 0000000000000001 ffff88009177fd78
[ 1713.740087]  ffffffff811d79e9 ffffffff810fb058 0000000000000018 ffffffffc0949000
[ 1713.740122] Call Trace:
[ 1713.740137]  [<ffffffffc094703e>] ? init_module+0x3e/0x50 [cpuset_try]
[ 1713.740175]  [<ffffffff81002148>] do_one_initcall+0xd8/0x210
[ 1713.740190]  [<ffffffff811d79e9>] ? kmem_cache_alloc_trace+0x189/0x200
[ 1713.740207]  [<ffffffff810fb058>] ? load_module+0x15b8/0x1d00
[ 1713.740222]  [<ffffffff810fb092>] load_module+0x15f2/0x1d00
[ 1713.740236]  [<ffffffff810f6850>] ? store_uevent+0x40/0x40
[ 1713.740250]  [<ffffffff810fb916>] SyS_finit_module+0x86/0xb0
[ 1713.740265]  [<ffffffff817ce10d>] system_call_fastpath+0x16/0x1b
[ 1713.740280] Code: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0c 53 58 31 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 <00> 00 00 00 00 1c 00 00 00 c0 92 2c 7d c0 92 2c 7d a0 fc 69 ee 
[ 1713.740398] RIP  [<ffffffff81d7237b>] cpuset_init+0x0/0x94
[ 1713.740413]  RSP <ffff88009177fd10>
[ 1713.740421] CR2: ffffffff81d7237b
[ 1713.746177] ---[ end trace 25614103c0658b94 ]---

Nonostante gli errori, direi di aver risposto alla tua domanda iniziale:

Come posso usare cpuset dall'interno di un modulo del kernel? *

Probabilmente non nel modo più elegante dato che non sono affatto un esperto. Devi continuare da qui.

Saluti

Quindi voglio che il modulo venga eseguito in un core isolato.

e

isolare effettivamente un core specifico nel nostro sistema ed eseguire solo un processo specifico su quel core

Questo è un codice sorgente funzionante compilato e testato su una macchina Debian usando il kernel 3.16. Descriverò prima come caricare e scaricare e cosa significa il parametro passato.

Tutte le fonti possono essere trovate su github qui...

https://github.com/harryjackson/doc/tree/master/linux/kernel/toy/toy

Compila e carica il modulo...

make
insmod toy param_cpu_id=2

Per scaricare il modulo usa

rmmod toy

Non sto usando modprobe perché si aspetta qualche configurazione ecc. Il parametro che stiamo passando al toy modulo kernel è la CPU che vogliamo isolare. Nessuna delle operazioni del dispositivo che vengono chiamate verrà eseguita a meno che non sia in esecuzione su quella CPU.

Una volta caricato il modulo, puoi trovarlo qui

/dev/toy

Semplici operazioni come

cat /dev/toy

crea eventi che il modulo del kernel rileva e produce un output. Puoi vedere l'output usando dmesg .

Codice sorgente...

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/miscdevice.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Harry");
MODULE_DESCRIPTION("toy kernel module");
MODULE_VERSION("0.1"); 
#define  DEVICE_NAME "toy"
#define  CLASS_NAME  "toy"

static int    param_cpu_id;
module_param(param_cpu_id    , int, (S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH));
MODULE_PARM_DESC(param_cpu_id, "CPU ID that operations run on");

//static void    bar(void *arg);
//static void    foo(void *cpu);
static int     toy_open(   struct inode *inodep, struct file *fp);
static ssize_t toy_read(   struct file *fp     , char *buffer, size_t len, loff_t * offset);
static ssize_t toy_write(  struct file *fp     , const char *buffer, size_t len, loff_t *);
static int     toy_release(struct inode *inodep, struct file *fp);

static struct file_operations toy_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .open = toy_open,
  .read = toy_read,
  .write = toy_write,
  .release = toy_release,
};

static struct miscdevice toy_device = {
  .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
  .name = "toy",
  .fops = &toy_fops
};

//static int CPU_IDS[64] = {0};
static int toy_open(struct inode *inodep, struct file *filep) {
  int this_cpu = get_cpu();
  printk(KERN_INFO "open: called on CPU:%d\n", this_cpu);
  if(this_cpu == param_cpu_id) {
    printk(KERN_INFO "open: is on requested CPU: %d\n", smp_processor_id());
  }
  else {
    printk(KERN_INFO "open: not on requested CPU:%d\n", smp_processor_id());
  }
  put_cpu();
  return 0;
}
static ssize_t toy_read(struct file *filep, char *buffer, size_t len, loff_t *offset){
  int this_cpu = get_cpu();
  printk(KERN_INFO "read: called on CPU:%d\n", this_cpu);
  if(this_cpu == param_cpu_id) {
    printk(KERN_INFO "read: is on requested CPU: %d\n", smp_processor_id());
  }
  else {
    printk(KERN_INFO "read: not on requested CPU:%d\n", smp_processor_id());
  }
  put_cpu();
  return 0;
}
static ssize_t toy_write(struct file *filep, const char *buffer, size_t len, loff_t *offset){
  int this_cpu = get_cpu();
  printk(KERN_INFO "write called on CPU:%d\n", this_cpu);
  if(this_cpu == param_cpu_id) {
    printk(KERN_INFO "write: is on requested CPU: %d\n", smp_processor_id());
  }
  else {
    printk(KERN_INFO "write: not on requested CPU:%d\n", smp_processor_id());
  }
  put_cpu();
  return 0;
}
static int toy_release(struct inode *inodep, struct file *filep){
  int this_cpu = get_cpu();
  printk(KERN_INFO "release called on CPU:%d\n", this_cpu);
  if(this_cpu == param_cpu_id) {
    printk(KERN_INFO "release: is on requested CPU: %d\n", smp_processor_id());
  }
  else {
    printk(KERN_INFO "release: not on requested CPU:%d\n", smp_processor_id());
  }
  put_cpu();
  return 0;
}

static int __init toy_init(void) {
  int cpu_id;
  if(param_cpu_id < 0 || param_cpu_id > 4) {
    printk(KERN_INFO "toy: unable to load module without cpu parameter\n");
    return -1;
  }
  printk(KERN_INFO "toy: loading to device driver, param_cpu_id: %d\n", param_cpu_id);
  //preempt_disable(); // See notes below
  cpu_id = get_cpu();
  printk(KERN_INFO "toy init called and running on CPU: %d\n", cpu_id);
  misc_register(&toy_device);
  //preempt_enable(); // See notes below
  put_cpu();
  //smp_call_function_single(1,foo,(void *)(uintptr_t) 1,1);
  return 0;
}

static void __exit toy_exit(void) {
    misc_deregister(&toy_device);
    printk(KERN_INFO "toy exit called\n");
}

module_init(toy_init);
module_exit(toy_exit); 

Il codice sopra contiene i due metodi che hai richiesto, ovvero l'isolamento della CPU e su init eseguito su un core isolato.

Su init get_cpu disabilita la prelazione, cioè tutto ciò che viene dopo non sarà annullato dal kernel e verrà eseguito su un core. Nota, questo è stato fatto con il kernel 3.16, il tuo chilometraggio può variare a seconda della versione del tuo kernel, ma penso che queste API siano in circolazione da molto tempo

Questo è il Makefile...

obj-m += toy.o

all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

Appunti. get_cpu è dichiarato in linux/smp.h come

#define get_cpu()   ({ preempt_disable(); smp_processor_id(); })
#define put_cpu()   preempt_enable()

quindi non hai effettivamente bisogno di chiamare preempt_disable prima di chiamare get_cpu .La chiamata get_cpu è un wrapper attorno alla seguente sequenza di chiamate...

preempt_count_inc();
barrier();

e put_cpu lo sta davvero facendo...

barrier();
if (unlikely(preempt_count_dec_and_test())) {
  __preempt_schedule();
}   

Puoi diventare fantasioso quanto vuoi usando quanto sopra. Quasi tutto questo è stato preso dalle seguenti fonti...

Google per... smp_call_function_single

Linux Kernel Development, libro di Robert Love.

http://derekmolloy.ie/writing-a-linux-kernel-module-part-2-a-character-device/

https://github.com/vsinitsyn/reverse/blob/master/reverse.c

Usando on_each_cpu() e il filtro per la CPU desiderata funziona:

targetcpu.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

const static int TARGET_CPU = 4;

static void func(void *info){
    int cpu = get_cpu();
    if(cpu == TARGET_CPU){
        printk("on target cpu: %d\n", cpu);
    }
    put_cpu();
}

int init_module(void) {
    printk("enter\n");
    on_each_cpu(func, NULL, 1);
    return 0;
}

void cleanup_module(void) {
    printk("exit\n");
}

Makefile

obj-m += targetcpu.o

all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules

clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean