基于Linux的電子收款機稅源數(shù)據(jù)采集方案

摘要：采集稅源數(shù)據(jù)，對加強稅務監(jiān)控有著重要意義。本文基于稅控收款機標準GB18240.1~GB18240.6，以使用Linux 操作系統(tǒng)、并口打印機的電子收款機為平臺，以采集銷售明細數(shù)據(jù)并在打印***上增加稅控碼為目的，提出了一種利用內(nèi)核打印驅(qū)動模塊修改和netlink socket 技術實現(xiàn)的稅源數(shù)據(jù)采集方案。

1. 引言

稅收是國家財政的重要組成部分，但是在稅收領域依法納稅意識淡薄，偷稅逃稅現(xiàn)象依然比較嚴重，尤其是對財務核算不健全的*，稅務機關難以實施有效監(jiān)控。這種現(xiàn)狀不但嚴重擾亂正常的經(jīng)濟秩序，而且導致國家稅收大量流失。為了進一步加強稅源監(jiān)控，堵塞稅收漏洞，減少稅收流失，國家先后出臺了稅控收款機標準GB18240.1~GB18240.6 等六個部分，建立了以電子收款機+稅控器+稅控IC 卡+稅控收款機管理系統(tǒng)的基本工作模式，明確了以票控稅的基本原則。要求每當電子收款機上完成一筆銷售時，收集其銷售明細數(shù)據(jù)，將其交由稅控器記錄統(tǒng)計，并將稅控器依據(jù)銷售明細數(shù)據(jù)生成的稅控碼添加到銷售小票上，以此來表示此筆銷售已被稅務機關記錄。本文所討論的便是一種從電子收款機采集稅源數(shù)據(jù)即銷售明細數(shù)據(jù)的解決方案。

因為電子收款機使用的操作系統(tǒng)有很多種，對于不同操作系統(tǒng)采集稅源數(shù)據(jù)的方案都有所不同。本文具體討論Linux 操作系統(tǒng)下使用并口打印機的電子收款機的稅源數(shù)據(jù)采集方案，使用串口打印機的情形亦可參照。Windows 操作系統(tǒng)下的采集方案請查閱參考文獻。

2 方案設計

Linux 系統(tǒng)將打印機設備視為文件，通過對該文件的寫操作來實現(xiàn)打印功能。通常情況下，對文件系統(tǒng)的監(jiān)控是通過系統(tǒng)調(diào)用劫持來實現(xiàn)的。但是1) Linux 2.6 版本之后的內(nèi)核，系統(tǒng)調(diào)用表的地址已經(jīng)不能導出，系統(tǒng)調(diào)用劫持的實現(xiàn)難度加大;2) 劫持 sys_write 系統(tǒng)調(diào)用后，所有的文件寫入操作都會被劫持，對系統(tǒng)的性能有較大影響;3) 修改后的打印數(shù)據(jù)必須存入銷售軟件進程的用戶內(nèi)存空間，才能調(diào)用文件驅(qū)動模塊write 函數(shù)將其打印出來。而侵入銷售軟件進程將大大降低系統(tǒng)的獨立性和可靠性。

基于以上考慮，選擇了通過修改內(nèi)核打印驅(qū)動模塊來實現(xiàn)對電子收款機上銷售小票打印數(shù)據(jù)的截獲。

然而設備驅(qū)動運行于內(nèi)核態(tài)，具有很大的局限性，如不能在終端上打印、不能做大延時的操作、不能使用C 的庫函數(shù)等等，難以滿足稅源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能需要。所以需要一個用戶態(tài)的守護進程常駐內(nèi)存，對內(nèi)核態(tài)采集到的數(shù)據(jù)進行處理。

這樣整個稅源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分為如下兩個部分：

1)內(nèi)核空間

在 Linux 并口打印驅(qū)動模塊中增加一個攔截函數(shù)，替換原有的lp_write 函數(shù)，負責將打印數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶態(tài)的守護進程，并在收到守護進程返回的新的打印數(shù)據(jù)之后，將其打印出來。

2)用戶空間

實現(xiàn)一個常駐內(nèi)存的用戶態(tài)守護進程，負責接收內(nèi)核截取到的打印數(shù)據(jù)，并在進行處理后回送給內(nèi)核。

圖 1 Linux 電子收款機稅源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框架圖

3 關鍵實現(xiàn)技術

實現(xiàn)上述設計的關鍵在于解決“內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)的進程間通信”、“攔截并口打印驅(qū)動的write 操作”、“打印進程的阻塞及喚醒”三個問題。

3.1 內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)的進程間通信

本方案這種分為內(nèi)核空間和用戶空間兩部分的結構設計，首先需要解決的就是內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)的進程間通信(interprocess communicatiON, IPC)。而在各種IPC 方法中，最適合此處設計需要的就是netlink socket 技術。

Netlink socket 最早出現(xiàn)于Linux 2.2 版的內(nèi)核中，并在2. 4 版以后的版本中作為主要的內(nèi)核與用戶空間的通信方式而被廣泛使用。相對于系統(tǒng)調(diào)用、ioctl 以及proc 文件系統(tǒng)等IPC方法而言，它具有簡單易用、異步通信(適合大數(shù)據(jù)傳輸)、無編譯依賴(可模塊實現(xiàn))、支持多播、支持內(nèi)核發(fā)起會話等優(yōu)點。其中“異步通信、無編譯依賴、支持內(nèi)核發(fā)起會話”

這三點正是本系統(tǒng)需要的關鍵特性，也是選用該技術的最主要原因。