基于Linux和netlink socket技術(shù)的電子收款機(jī)稅源數(shù)據(jù)采集方案

　　Netlink socket 的通信依據(jù)是一個對應(yīng)于進(jìn)程的標(biāo)識，一般定為該進(jìn)程的ID。當(dāng)通信的一端處于中斷過程時，該標(biāo)識為0。當(dāng)使用netlink socket 進(jìn)行通信，通信的雙方都是用戶態(tài)進(jìn)程，則使用方法類似于消息隊列。但通信雙方有一端是中斷過程，使用方法則不同。Netlinksocket 的最大特點是對中斷過程的支持，它在內(nèi)核空間接收用戶空間數(shù)據(jù)時不再需要用戶自行啟動一個內(nèi)核線程，而是通過另一個軟中斷調(diào)用用戶事先指定的接收函數(shù)，這樣就可以保證數(shù)據(jù)接收的實時性。

　　當(dāng) netlink socket 用于內(nèi)核空間與用戶空間的通信時，在用戶空間的創(chuàng)建方法和一般套接字使用類似，但內(nèi)核空間的創(chuàng)建方法則不同。在內(nèi)核模塊中使用 netlink_kernel_create()函數(shù)創(chuàng)建socket 時需要指明接收函數(shù)。之后用戶空間進(jìn)程創(chuàng)建socket，并將通信標(biāo)識(一般是該進(jìn)程的ID)發(fā)送到內(nèi)核空間。這樣內(nèi)核空間獲得了用戶空間進(jìn)程的通信標(biāo)識后就可以進(jìn)行通信了。

　　3.2 攔截并口打印驅(qū)動的write 操作

　　Linux 操作系統(tǒng)將設(shè)備看作文件，每個Linux 的設(shè)備驅(qū)動程序都定義了一個 file_operation結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中的各個成員是驅(qū)動模塊中定義函數(shù)的指針, 通過這些函數(shù)具體實現(xiàn)對文件的open, read, write 等操作。因此，只要將并口打印驅(qū)動模塊的file_operation 結(jié)構(gòu)常量——lp_fops的write 成員的值由lp_write 替換為指向攔截函數(shù)的指針就能實時地攔截并口打印機(jī)的打印操作。

　　這里需要實現(xiàn)兩個關(guān)鍵函數(shù)：

　　1)lp_write_from_kernellp_write_from_kernel 函數(shù)實現(xiàn)內(nèi)核空間的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的打印功能。來自守護(hù)進(jìn)程的修改后打印數(shù)據(jù)是保存在內(nèi)核空間的，因此不能調(diào)用原有的lp_write 函數(shù)進(jìn)行打印。具體的實現(xiàn)可依照lp_write，只要將調(diào)用copy_from_user 函數(shù)的地方改為調(diào)用memcpy 函數(shù)即可。

　　2)lp_interceptlp_intercept 函數(shù)函數(shù)用于替換lp_write，攔截并口打印驅(qū)動的write 操作，實現(xiàn)打印數(shù)據(jù)截取與修改：當(dāng)電子收款機(jī)的銷售軟件調(diào)用并口打印驅(qū)動的write 函數(shù)時，將寫緩沖區(qū)的打印數(shù)據(jù)發(fā)送給守護(hù)進(jìn)程;待守護(hù)進(jìn)程返回修改后的打印數(shù)據(jù)(附加了稅控碼)，調(diào)用lp_write_from_kernel 將其打印出來。

　　3.3 打印進(jìn)程的阻塞及喚醒

　　當(dāng)收到電子收款機(jī)的銷售軟件向并口打印機(jī)發(fā)出的打印請求時，內(nèi)核態(tài)的并口打印模塊需在將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶態(tài)的守護(hù)進(jìn)程之后阻塞打印請求進(jìn)程。并且，當(dāng)且僅當(dāng)接收到守護(hù)進(jìn)程的返回數(shù)據(jù)時，才會喚醒打印請求進(jìn)程完成打印。

　　如何實現(xiàn)打印進(jìn)程的阻塞及喚醒就是最后一個關(guān)鍵技術(shù)點。因為電子收款機(jī)只配備一個打印機(jī)、不需要復(fù)雜的互斥技術(shù)，所以只要使用“簡單睡眠”就可以達(dá)到這個目標(biāo)——通過使用下面的宏或函數(shù)：

　　4 小結(jié)

　　本文詳細(xì)說明了如何修改可加載的內(nèi)核驅(qū)動模塊實現(xiàn)并口打印數(shù)據(jù)的攔截與修改，如何運(yùn)用netlink socket 技術(shù)實現(xiàn)內(nèi)核與用戶進(jìn)程的通訊，以及進(jìn)程的阻塞及喚醒技術(shù)。并在此基礎(chǔ)上提出了一種利用上述技術(shù)實現(xiàn)的Linux 電子收款機(jī)稅源數(shù)據(jù)采集方案。此方案在無需改變電子收款機(jī)原有設(shè)計架構(gòu)的條件下，實現(xiàn)了稅源數(shù)據(jù)采集及***稅控碼添加功能，經(jīng)實際環(huán)境測試可行，符合對稅源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體要求。