基于Linux的電子收款機稅源數據采集方案

Netlink socket 的通信依據是一個(gè)對應于進(jìn)程的標識，一般定為該進(jìn)程的ID。當通信的一端處于中斷過(guò)程時(shí)，該標識為0。當使用netlink socket 進(jìn)行通信，通信的雙方都是用戶(hù)態(tài)進(jìn)程，則使用方法類(lèi)似于消息隊列。但通信雙方有一端是中斷過(guò)程，使用方法則不同。Netlinksocket 的最大特點(diǎn)是對中斷過(guò)程的支持，它在內核空間接收用戶(hù)空間數據時(shí)不再需要用戶(hù)自行啟動(dòng)一個(gè)內核線(xiàn)程，而是通過(guò)另一個(gè)軟中斷調用用戶(hù)事先指定的接收函數，這樣就可以保證數據接收的實(shí)時(shí)性。

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

3.2 攔截并口打印驅動(dòng)的write 操作

Linux 操作系統將設備看作文件，每個(gè)Linux 的設備驅動(dòng)程序都定義了一個(gè) file_operation結構，結構中的各個(gè)成員是驅動(dòng)模塊中定義函數的指針, 通過(guò)這些函數具體實(shí)現對文件的open, read, write 等操作。因此，只要將并口打印驅動(dòng)模塊的file_operation 結構常量——lp_fops的write 成員的值由lp_write 替換為指向攔截函數的指針就能實(shí)時(shí)地攔截并口打印機的打印操作。

這里需要實(shí)現兩個(gè)關(guān)鍵函數：

1)lp_write_from_kernellp_write_from_kernel 函數實(shí)現內核空間的緩沖區數據的打印功能。來(lái)自守護進(jìn)程的修改后打印數據是保存在內核空間的，因此不能調用原有的lp_write 函數進(jìn)行打印。具體的實(shí)現可依照l(shuí)p_write，只要將調用copy_from_user 函數的地方改為調用memcpy 函數即可。

2)lp_interceptlp_intercept 函數函數用于替換lp_write，攔截并口打印驅動(dòng)的write 操作，實(shí)現打印數據截取與修改：當電子收款機的銷(xiāo)售軟件調用并口打印驅動(dòng)的write 函數時(shí)，將寫(xiě)緩沖區的打印數據發(fā)送給守護進(jìn)程;待守護進(jìn)程返回修改后的打印數據(附加了稅控碼)，調用lp_write_from_kernel 將其打印出來(lái)。

3.3 打印進(jìn)程的阻塞及喚醒

當收到電子收款機的銷(xiāo)售軟件向并口打印機發(fā)出的打印請求時(shí)，內核態(tài)的并口打印模塊需在將數據發(fā)送給用戶(hù)態(tài)的守護進(jìn)程之后阻塞打印請求進(jìn)程。并且，當且僅當接收到守護進(jìn)程的返回數據時(shí)，才會(huì )喚醒打印請求進(jìn)程完成打印。

如何實(shí)現打印進(jìn)程的阻塞及喚醒就是最后一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。因為電子收款機只配備一個(gè)打印機、不需要復雜的互斥技術(shù)，所以只要使用“簡(jiǎn)單睡眠”就可以達到這個(gè)目標——通過(guò)使用下面的宏或函數：

4 小結

本文詳細說(shuō)明了如何修改可加載的內核驅動(dòng)模塊實(shí)現并口打印數據的攔截與修改，如何運用netlink socket 技術(shù)實(shí)現內核與用戶(hù)進(jìn)程的通訊，以及進(jìn)程的阻塞及喚醒技術(shù)。并在此基礎上提出了一種利用上述技術(shù)實(shí)現的Linux 電子收款機稅源數據采集方案。此方案在無(wú)需改變電子收款機原有設計架構的條件下，實(shí)現了稅源數據采集及***稅控碼添加功能，經(jīng)實(shí)際環(huán)境測試可行，符合對稅源數據采集系統的整體要求。