🔍 内核日志过滤器

欢迎来到《QEMU-Friendly Linux内核驱动项目50例》的第二章！本章将带你创建一个有趣的字符设备驱动，它能够过滤用户写入的字符串，只将包含特定关键词的日志信息通过printk打印到内核日志中。让我们一起探索这个神奇的内核世界吧！

🎯 项目目标

本项目的目标是创建一个字符设备驱动，实现以下功能：

用户可以向设备写入任意字符串。
驱动会检查字符串是否包含预设的关键词（如"error"、"warning"等）。
只有包含关键词的字符串才会被printk打印到内核日志中。
不匹配的字符串将被静默忽略。

🏗️ 软件架构

📋 核心实现步骤

创建字符设备，并实现必要的文件操作函数（open、release、write）。
在write函数中，检查用户数据是否包含预设的关键词。
如果匹配，使用printk打印字符串到内核日志。
注册设备到系统，并设置适当的权限。

🛠️ 代码实现

关键数据结构

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>

#define DEVICE_NAME "log_filter"
#define KEYWORD "error"

static int major_num;
static char buffer[256];
static int buffer_size = 0;

文件操作函数

static ssize_t device_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *off) {
    ssize_t retval = -ENOMEM;
    
    if (len > sizeof(buffer) - 1) {
        pr_err("Input too long\n");
        return -EINVAL;
    }
    
    if (copy_from_user(buffer, buf, len)) {
        return -EFAULT;
    }
    
    buffer[len] = '\0';
    buffer_size = len;
    
    if (strstr(buffer, KEYWORD) != NULL) {
        printk(KERN_INFO "Filtered log: %s\n", buffer);
    }
    
    return len;
}

static struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .write = device_write,
};

模块初始化和退出

static int __init log_filter_init(void) {
    major_num = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);
    if (major_num < 0) {
        pr_err("Failed to register device: %d\n", major_num);
        return major_num;
    }
    
    pr_info("Log filter device registered with major number %d\n", major_num);
    return 0;
}

static void __exit log_filter_exit(void) {
    unregister_chrdev(major_num, DEVICE_NAME);
    pr_info("Log filter device unregistered\n");
}

module_init(log_filter_init);
module_exit(log_filter_exit);

🧪 测试方法

编译并加载模块后，可以使用以下命令测试设备：

# 创建设备节点
mknod /dev/logfilter c 246 0

# 写入包含关键词的字符串
echo "This is an error message" > /dev/logfilter

# 写入不包含关键词的字符串
echo "This is a normal message" > /dev/logfilter

# 查看内核日志
dmesg | tail

📊 功能对比表

输入内容	是否包含关键词	内核日志输出
"System started normally"	否	无输出
"Network error: connection failed"	是	"Filtered log: Network error: connection failed"
"Warning: disk space low"	否（除非关键词设置为"warning"）	无输出

💡 扩展思考：尝试修改代码，支持多个关键词、正则表达式匹配，或者允许用户通过ioctl动态设置过滤关键词。

🎨 设计亮点

轻量级过滤：仅在内核空间进行简单字符串匹配，效率高。
零拷贝优化：使用copy_from_user直接处理用户数据。
灵活扩展：可以轻松添加更多过滤规则和日志处理方式。
QEMU友好：完全在虚拟环境中运行，无需特殊硬件。