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。
