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

　　Netlink socket 的通信依據(jù)是一個對應于進程的標識，一般定為該進程的ID。當通信的一端處于中斷過程時，該標識為0。當使用netlink socket 進行通信，通信的雙方都是用戶態(tài)進程，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核線程，而是通過另一個軟中斷調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 netlink socket 用于內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(shù)創(chuàng)建socket 時需要指明接收函數(shù)。之后用戶空間進程創(chuàng)建socket，并將通信標識(一般是該進程的ID)發(fā)送到內核空間。這樣內核空間獲得了用戶空間進程的通信標識后就可以進行通信了。

　　3.2 攔截并口打印驅動的write 操作

　　Linux 操作系統(tǒng)將設備看作文件，每個Linux 的設備驅動程序都定義了一個 file_operation結構，結構中的各個成員是驅動模塊中定義函數(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，只要將并口打印驅動模塊的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(shù)的指針就能實時地攔截并口打印機的打印操作。

　　這里需要實現(xiàn)兩個關鍵函數(shù)：

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

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

　　3.3 打印進程的阻塞及喚醒

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

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

　　4 小結

　　本文詳細說明了如何修改可加載的內核驅動模塊實現(xiàn)并口打印數(shù)據(jù)的攔截與修改，如何運用netlink socket 技術實現(xiàn)內核與用戶進程的通訊，以及進程的阻塞及喚醒技術。并在此基礎上提出了一種利用上述技術實現(xiàn)的Linux 電子收款機稅源數(shù)據(jù)采集方案。此方案在無需改變電子收款機原有設計架構的條件下，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。