
首先需要解决的就是内核态与用户态的进程间通信(interprocess communicatiON, IPC)。而在各种IPC 方法中,最适合此处设计需要的就是netlink socket 技术。
Netlink socket 最早出现于Linux 2.2 版的内核中,并在2. 4 版以后的版本中作为主要的内核与用户空间的通信方式而被广泛使用。相对于系统调用、ioctl 以及proc 文件系统等IPC方法而言,它具有简单易用、异步通信(适合大数据传输)、无编译依赖(可模块实现)、支持多播、支持内核发起会话等优点。其中“异步通信、无编译依赖、支持内核发起会话”
这三点正是本系统需要的关键特性,也是选用该技术的最主要原因。
Netlink socket 的通信依据是一个对应于进程的标识,一般定为该进程的ID。当通信的一端处于中断过程时,该标识为0。当使用netlink socket 进行通信,通信的双方都是用户态进程,则使用方法类似于消息队列。但通信双方有一端是中断过程,使用方法则不同。Netlinksocket 的最大特点是对中断过程的支持,它在内核空间接收用户空间数据时不再需要用户自行启动一个内核线程,而是通过另一个软中断调用用户事先指定的接收函数,这样就可以保证数据接收的实时性。
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。
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。