Linux Cgroups详解(五)

devices子系统

    使用devices 子系统可以允许或者拒绝cgroup中的进程访问设备。devices子系统有三个控制文件：devices.allow,devices.deny,devices.list。devices.allow用于指定cgroup中的进程可以访问的设备,devices.deny用于指定cgroup中的进程不能访问的设备，devices.list用于报告cgroup中的进程访问的设备。devices.allow文件中包含若干条目，每个条目有四个字段：type、major、minor 和 access。type、major 和 minor 字段中使用的值对应 Linux 分配的设备。

type指定设备类型：

a - 应用所有设备，可以是字符设备，也可以是块设备

b- 指定块设备

c - 指定字符设备

major和minor指定设备的主次设备号。

access 则指定相应的权限：

r - 允许任务从指定设备中读取

w - 允许任务写入指定设备

m - 允许任务生成还不存在的设备文件

devices子系统是通过提供device whilelist 来实现的。与其他子系统一样，devices子系统也有一个内嵌了cgroup_subsystem_state的结构来管理资源。在devices子系统中，这个结构是：

struct dev_cgroup {

struct cgroup_subsys_state css;

struct list_head whitelist;

};

这个结构体除了通用的cgroup_subsystem_state之外，就只有一个链表指针，而这个链表指针指向了该cgroup中的进程可以访问的devices whilelist。

下面我们来看一下devices子系统如何管理whilelist。在devices子系统中，定义了一个叫dev_whitelist_item的结构来管理可以访问的device，对应于devices.allow中的一个条目。这个结构体的定义如下：

struct dev_whitelist_item {

u32 major, minor;

short type;

short access;

struct list_head list;

struct rcu_head rcu;

};

major，minor用于指定设备的主次设备号，type用于指定设备类型，type取值可以是：#define DEV_BLOCK 1

#define DEV_CHAR  2

#define DEV_ALL   4 

对应于之前devices.allow文件中三种情况。

access用于相应的访问权限,access取值可以是:

#define ACC_MKNOD 1

#define ACC_READ  2

#define ACC_WRITE 4

也和之前devices.allow文件中的情况对应。

List字段用于将该结构体连到相应的dev_cgroup中whitelist指向的链表。

通过以上数据结构，devices子系统就能管理一个cgroup的进程可以访问的devices了。 光有数据结构还不行，还要有具体实现才行。devices子系统通过实现两个函数供内核调用来实现控制cgroup中的进程能够访问的devices。首先我们来第一个函数：

int devcgroup_inode_permission(struct inode *inode, int mask)

{

struct dev_cgroup *dev_cgroup;

struct dev_whitelist_item *wh;

 

dev_t device = inode->i_rdev;

if (!device)

return 0;

if (!S_ISBLK(inode->i_mode) && !S_ISCHR(inode->i_mode))

return 0;

 

rcu_read_lock();

 

dev_cgroup = task_devcgroup(current);

 

list_for_each_entry_rcu(wh, &dev_cgroup->whitelist, list) {

if (wh->type & DEV_ALL)

goto found;

if ((wh->type & DEV_BLOCK) && !S_ISBLK(inode->i_mode))

continue;

if ((wh->type & DEV_CHAR) && !S_ISCHR(inode->i_mode))

continue;

if (wh->major != ~0 && wh->major != imajor(inode))

continue;

if (wh->minor != ~0 && wh->minor != iminor(inode))

continue;

 

if ((mask & MAY_WRITE) && !(wh->access & ACC_WRITE))

continue;

if ((mask & MAY_READ) && !(wh->access & ACC_READ))

continue;

found:

rcu_read_unlock();

return 0;

}

 

rcu_read_unlock();

 

return -EPERM;

}

    我们来简单分析一下这个函数，首先如果该inode对应的不是devices，直接返回0，如果既不是块设备也不是字符设备，也返回0，因为devices只控制块设备和字符设备的访问，其他情况不管。接着获得当前进程的dev_cgroup，然后在dev_cgroup中whitelist指针的链表中查找，如果找到对应设备而且mask指定的权限和设备的权限一致就返回0，如果没有找到就返回错误。

    这个函数是针对inode节点存在的情况，通过对比权限来控制cgroup中的进程能够访问的devices。还有一个情况是inode不存在，在这种情况下，一个进程要访问一个设备就必须通过mknod建立相应的设备文件。为了达到对这种情况的控制，devices子系统导出了第二个函数：

int devcgroup_inode_mknod(int mode, dev_t dev)

{

struct dev_cgroup *dev_cgroup;

struct dev_whitelist_item *wh;

 

if (!S_ISBLK(mode) && !S_ISCHR(mode))

return 0;

 

rcu_read_lock();

 

dev_cgroup = task_devcgroup(current);

 

list_for_each_entry_rcu(wh, &dev_cgroup->whitelist, list) {

if (wh->type & DEV_ALL)

goto found;

if ((wh->type & DEV_BLOCK) && !S_ISBLK(mode))

continue;

if ((wh->type & DEV_CHAR) && !S_ISCHR(mode))

continue;

if (wh->major != ~0 && wh->major != MAJOR(dev))

continue;

if (wh->minor != ~0 && wh->minor != MINOR(dev))

continue;

 

if (!(wh->access & ACC_MKNOD))

continue;

found:

rcu_read_unlock();

return 0;

}

 

rcu_read_unlock();

 

return -EPERM;

}

这个函数的实现跟第一个函数类似，这里就不赘述了。

下面我们再来看一下devices子系统本身的一些东西。跟其他子系统一样，devices同样实现了一个cgroup_subsys：

struct cgroup_subsys devices_subsys = {

.name = "devices",

.can_attach = devcgroup_can_attach,

.create = devcgroup_create,

.destroy = devcgroup_destroy,

.populate = devcgroup_populate,

.subsys_id = devices_subsys_id,

};

devices相应的三个控制文件：

static struct cftype dev_cgroup_files[] = {

{

.name = "allow",

.write_string  = devcgroup_access_write,

.private = DEVCG_ALLOW,

},

{

.name = "deny",

.write_string = devcgroup_access_write,

.private = DEVCG_DENY,

},

{

.name = "list",

.read_seq_string = devcgroup_seq_read,

.private = DEVCG_LIST,

},

};

其中allow和deny都是通过devcgroup_access_write实现的，只是通过private字段区分，因为二者的实现逻辑有相同的地方。devcgroup_access_write最终通过调用devcgroup_update_access来实现。在devcgroup_update_access根据写入的内容构造一个dev_whitelist_item ，然后根据文件类型做不同的处理：

switch (filetype) {

case DEVCG_ALLOW:

if (!parent_has_perm(devcgroup, &wh))

return -EPERM;

return dev_whitelist_add(devcgroup, &wh);

case DEVCG_DENY:

dev_whitelist_rm(devcgroup, &wh);

break;

default:

return -EINVAL;

}

allow的话，就将item加入whitelist，deny的话，就将item从whitelist中删去。

作者曰：devices子系统的实现相对比较简单，通过在内核对设备访问的时候加入额外的检查来实现。而devices子系统本身只需要管理好可以访问的设备列表就行了。