CN115114600A - 一种内置设备和外置设备的统一管控方法及系统 - Google Patents

一种内置设备和外置设备的统一管控方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内置设备和外置设备的统一管控方法及系统，包括：监听热插拔设备的插入事件以及获取设备的策略变更事件；基于所述插入事件和策略变更事件，获取相应的/sys路径信息，识别出外置设备或内置设备类型信息；基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控，极大增强了对系统设备的统一全面管控能力。

Description

一种内置设备和外置设备的统一管控方法及系统
技术领域
本发明涉及设备管控技术领域，尤其涉及一种内置设备和外置设备的统一管控方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在基于国产操作系统的设备操作使用过程中，经常会有接入外部设备的需求，常见的外部设备为USB接入设备，比如：U盘、USB打印机、手机、移动硬盘等；系统需要对这些设备进行管控；同时，对于系统内置的设备，比如：内置网卡、内置蓝牙和内置光驱等，也需要进行管控。
现有技术公开了基于国产操作系统的USB管控方法，建立用户层与内核层管控模块的管控连接；基于Inline Hook机制开启USB设备管控功能；基于USB协议以及USB设备禁用策略，对USB设备进行分类过滤，并根据分类结果进行管控。
现有技术还公开了一种基于Linux用户空间的USB设备管控系统，通过客户端实时监测USB设备的插入和拔出情况以及USB设备的写入操作，并阻止未授权USB设备被系统加载，可管理Linux系统下所有USB外设。
但是，这些方案仅能对国产/Linux系统的外置USB设备做管控，无法对系统内置设备比如内置有线网卡、内置无线网卡、内置蓝牙、内置光驱等设备做统一管控；这样系统每增加一种设备，上层应用要想识别并管控该种设备，就要根据该种设备的要求进行编码，形成单独的管控方案，实现过程比较繁琐。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种内置设备和外置设备的统一管控方法及系统，对内置设备和外置设备进行统一管控，防止非授权设备的接入使用。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种内置设备和外置设备的统一管控方法，包括：
监听热插拔设备的插入事件以及获取设备的策略变更事件；
基于所述插入事件和策略变更事件，获取相应的/sys路径信息，识别出外置设备或内置设备类型信息；
基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；
基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；
基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控。
作为可选的方案，所述监听热插拔设备的插入事件的过程具体包括：
创建并连接域为PF_NETLINK、类型为SOCK_STREAM、协议为NETLINK_KOBJECT_UEVENT的套接字，从系统内核监听设备驱动模型树更新事件；
使用系统调用read函数从套接字读取设备驱动模型树更新事件消息，处理有设备接入的消息，并获取设备驱动模型树在/sys文件系统中的虚拟目录。
作为可选的方案，基于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，识别外置设备类型信息，具体过程为：响应于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，进入/sys相应的目录下，获取外置设备的详细信息，进而确定外置设备的类型；
基于设备的策略变更事件，主动扫描/sys路径，查找其下的内置设备，识别内置设备类型信息。
作为可选的方案，基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系，具体包括：
若设备类型识别为外置USB设备，从USB接口层的路径消息下，查找外置USB设备匹配的驱动信息。
作为可选的方案，若USB接口层的路径消息下存在设定的符号链接，表明已经在总线上将设备与驱动建立了联系；否则，去USB设备的驱动路径下查找是否存在设定的符号链接，若存在，表明在USB总线上正在将设备与驱动建立联系，若不存在，表明系统中没有匹配该设备的驱动。
作为可选的方案，基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系，具体包括：
若设备类型识别为内置设备，根据内置设备类型，去/sys下对应的类型或者总线下遍历设备，若找到了对应的符号链接，基于符号链接找到其对应的设备路径，基于设备路径查找匹配的驱动，如果能够查到匹配的驱动，表明已经在总线上将设备与驱动建立联系；若没有找到对应的符号链接，去相应的内置设备的驱动路径下查找是否存在设定的符号链接，若存在，则表明总线上正在将设备与相应驱动建立联系，若不存在，表明系统中没有匹配该设备的驱动。
作为可选的方案，基于所述关联关系，从应用层解除设备和驱动与总线的绑定关系，具体包括：
从/sys系统的相应目录下，通过调用系统调用write写入设备标识，通过调用系统调用close关闭接口；实现从应用层解除设备与驱动在总线的绑定关系。
作为可选的方案，基于所述关联关系，从内核层解除设备和驱动与总线的绑定关系，具体包括：
从内核符号表信息中查找所有的总线符号；
利用内核inlinehook技术hook系统内核函数bus_for_each_dev，遍历各个总线，获取总线上的设备地址，结合建立的总线与驱动和设备之间的关联关系，调用设备的remove函数，将设备从总线上摘除，实现从内核层解除设备与驱动在总线的绑定关系。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种内置设备和外置设备的统一管控系统，包括：
热插拔监听模块，用于监听热插拔设备的插入事件；
业务模块，用于获取设备的策略变更事件；
设备分类模块，用于基于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，识别设备类型信息，所述设备类型信息包括内置设备类型信息或外置设备类型信息；
管控策略匹配模块，用于基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；
总线、驱动、设备匹配模块，用于基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；
底层hook模块，用于基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的内置设备和外置设备的统一管控方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用统一的设备驱动模型，可对外置设备和内置设备做统一处理管控，解决了现有方案仅能处理外置USB设备，不能对内置设备做统一管控的缺陷，极大增强了对系统设备的统一全面管控能力。
本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例中的统一设备驱动模型结构示意图；
图2为本发明实施例中的内置设备和外置设备的统一管控方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中，公开了一种内置设备和外置设备的统一管控方法，利用国产系统/Linux系统的统一设备驱动模型，对内置设备(内置有线网卡、内置无线网卡、内置蓝牙、内置光驱等)和外置设备(U盘、USB打印机、手机等)等进行统一管控，防止非授权设备的接入使用。
统一设备驱动模型是国产系统/Linux系统为了统一管理硬件设备和驱动制定的一套软件系统，包括如下概念：
1)类class、总线bus、设备device、驱动driver
2)kobject(提供最基本的设备对象管理能力)
kobject是组成设备device、驱动driver、总线bus、class的基本结构。如果把前者看成基类，则后者均为它的派生产物。device、driver、bus、class构成了设备模型，而kobject内嵌于其中，将这些设备模型的部件组织起来，并形成了sysfs文件系统。
3)sysfs(在内核空间和用户空间建立映射)
其中，设备负责提供硬件资源，驱动负责使用设备的硬件资源，总线将设备和驱动联系起来，统一设备驱动模型整体架构如图1所示，不论是外置USB设备，还是内置网卡、内置光驱等设备，均符合以上设备驱动模型，可使用统一的方案进行管控。
结合图2，本实施例的内置设备和外置设备的统一管控方法具体包括如下过程：
(1)监听热插拔设备的插入事件以及获取设备的策略变更事件；
监听热插拔设备(例如USB)的插入事件，根据该事件的信息进行热插拔设备的实时管控；
监听处理用户的操作，根据设备的策略变更事件(例如将光驱从启用改为禁用)，进行已接入设备的移除/禁用处理。
上述过程中，对热插拔监听模块的处理流程具体如下：
1.1)创建并连接域(domain)为PF_NETLINK、类型(type)为SOCK_STREAM、协议(protocol)为NETLINK_KOBJECT_UEVENT的socket套接字，从系统内核监听kobject(即设备驱动模型树更新)事件；
1.2)使用系统调用read从套接字读取kobject消息，消息格式如下：
add@/devices/pci0000:00/0000:00:0b.0/usb1/1-1
bind@/devices/pci0000:00/0000:00:0b.0/usb1/1-1
remove@/devices/virtual/bdi/8:16
change@/device/pci0000:00/0000:00:0b.0/usb1/1-1/1-1:1.0/host3/target3:0:0/3:0:0:0/block/sdb
1.3)处理add开头的消息，该消息表示有设备接入，add字符串后面的就表示设备驱动模型树在/sys文件系统中的虚拟目录，对该消息进行处理。
(2)基于获取到的插入事件和策略变更事件，获取相应的/sys路径信息，识别出外置设备或内置设备类型信息；
具体地，基于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，识别外置设备类型信息；具体过程为：
处理热插拔监听获取的/sys路径信息，进入/sys相应的目录下，如：
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:0b.0/usb1/1-1，可获取设备的详细信息，用于判断设备的详细类型，例如USB设备的idVendor(厂商id)、idProduct(产品id)、interfaceClass(接口类型如03hid，07打印机，08大容量存储)等。
基于设备的策略变更事件，主动扫描/sys路径，查找其下的内置设备，识别内置设备类型信息。
(3)基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；比如：基于用户禁用某一设备的操作，对设备进行阻断处理。
(4)基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；
4.1)对于外置USB设备，根据USB协议描述，USB分为device(设备)层、configuration(配置)层、interface(接口)层和endpoint(端点)层，这其中interface(接口)层对应着具体的功能，对应到国产系统/Linux系统上，即一个接口对应一类内核驱动，因此对于USB热插拔事件的/sys路径，需要处理interface(接口)层的路径，即如下类型的：
/sys/device/pci0000:00/0000:00:0b.0/usb1/1-1/1-1:1.0
4.1.1)筛选/sys事件，处理USB interface(接口)层的路径消息；
4.1.2)从/sys interface路径下，查找其匹配的驱动信息，例如：
driver->../../../../../bus/usb/drivers/usb-storage
如果该路径下存在此符号链接，表明已经在USB总线上将设备1-1:1.0与usb-storage驱动联系起来，该步骤完成；
如果该路径下没有此符号链接，则去/sys/bus/usb/drivers/下遍历查找，例如：
/sys/bus/usb/drivers/hub目录下，存在
2-1:1.0->../../../../devices/pci0000:00/0000:00:0c.0/usb2/2-1/2-1:1.0
则表明在USB总线上正在将设备2-1:1.0与hub驱动建立联系；
如果遍历查找失败，则表明系统中没有匹配该设备的驱动，不需要进行后续的处理，直接返回。
4.2)内置设备
4.2.1)根据内置设备类型，去/sys下对应的类型(class)或者总线(bus)下遍历设备，例如：
内置网卡：/sys/class/net，该目录下
enp0s3->../../devices/pci0000:00/0000:00:03.0/net/enp0s3
lo->../../devices/virtual/net/lo
wlan0->../../devices/pci0000:00/0000:00:02.0/net/wlp0s2pf3；
其中，类似enp0s3格式的为有线网卡，类似wlp0s2pf3格式的为无线网卡；
内置蓝牙：/sys/class/bluetooth
内置光驱：/sys/bus/scsi/drivers/sr等。
4.2.2)根据上一步找的符号链接，例如：
enp0s3->../../devices/pci0000:00/0000:00:03.0/net/enp0s3
找到其对应的设备路径：
../../devices/pci0000:00/0000:00:03.0/net/enp0s3
其中，符号链接是一种文件类型，表示映射关系，类似于windows系统下的快捷方式；例如符号连接文件enp0s3，实际是指向另外一个文件的。
enp0s3->../../devices/pci0000:00/0000:00:03.0/net/enp0s3
4.2.3)根据设备路径，查找其匹配的驱动，例如：
../../devices/pci0000:00/0000:00:03.0/net/enp0s3
目录下如果存在：
driver->../../../bus/pci/drivers/e1000
则表明已经在pci总线上将设备enp0s3与e1000驱动建立联系，该步骤完成；
如果该路径下没有此符号链接，则去/sys/bus/xxx/drivers/下遍历查找，例如：
/sys/bus/pci/drivers/e1000目录下，存在
0000:00:03.0->../../../../devices/pci0000:00/0000:00:0c.0/usb2/2-1/2-1:1.0
而0000:00:03.0目录下存在net/enp0s3
则表明在pci总线上正在将设备0000:00:03.0(enp0s3)与e1000驱动建立联系；
如果遍历查找失败，则表明系统中没有匹配该设备的驱动，不需要进行后续的处理，直接返回。
(5)基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控。
5.1)根据步骤(4)中得到的总线x、设备y与驱动z之间关联关系信息，从/sys系统的相应目录下，如/sys/bus/scsi/drivers/sr/下，将设备信息调用系统调用open打开/sys/bus/scsi/drivers/sr/unbind接口；
调用系统调用write写入设备标识(如1:0:0:0)；
调用系统调用close关闭接口。
则可以从应用层解除设备与驱动的在总线的“绑定”关系。
5.2)在内核层，从内核符号信息kallsyms中查找所有的总线bus符号，例如：pci_bus_type(pci总线)、scsi_bus_type(scsi总线)、usb_bus_type(usb总线)，利用内核inlinehook技术hook系统内核函数bus_for_each_dev，遍历各个总线，获取总线上的设备地址(struct device*)，将device的信息与步骤4的设备信息进行匹配，成功则调用device的remove函数，将设备从总线上摘除。
至此完成了内置/外置设备的管控流程。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种内置设备和外置设备的统一管控系统，包括：
热插拔监听模块，用于监听热插拔设备的插入事件；
业务模块，用于获取设备的策略变更事件；
设备分类模块，用于基于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，识别设备类型信息，所述设备类型信息包括内置设备类型信息或外置设备类型信息；
管控策略匹配模块，用于基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；
总线、驱动、设备匹配模块，用于基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；
底层hook模块，用于基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控。
上述各模块的具体实现方式已经在实施例一中进行了说明，此处不再详述。
实施例三
在一个或多个实施方式中，公开了一种终端设备，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例一中的内置设备和外置设备的统一管控方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，包括：
监听热插拔设备的插入事件以及获取设备的策略变更事件；
基于所述插入事件和策略变更事件，获取相应的/sys路径信息，识别出外置设备或内置设备类型信息；
基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；
基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；
基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控。
2.如权利要求1所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，所述监听热插拔设备的插入事件的过程具体包括：
创建并连接域为PF_NETLINK、类型为SOCK_STREAM、协议为NETLINK_KOBJECT_UEVENT的套接字，从系统内核监听设备驱动模型树更新事件；
使用系统调用read函数从套接字读取设备驱动模型树更新事件消息，处理有设备接入的消息，并获取设备驱动模型树在/sys文件系统中的虚拟目录。
3.如权利要求1所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，基于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，识别外置设备类型信息，具体过程为：响应于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，进入/sys相应的目录下，获取外置设备的详细信息，进而确定外置设备的类型；
基于设备的策略变更事件，主动扫描/sys路径，查找其下的内置设备，识别内置设备类型信息。
4.如权利要求1所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系，具体包括：
若设备类型识别为外置USB设备，从USB接口层的路径消息下，查找外置USB设备匹配的驱动信息。
5.如权利要求4所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，若USB接口层的路径消息下存在设定的符号链接，表明已经在总线上将设备与驱动建立了联系；否则，去USB设备的驱动路径下查找是否存在设定的符号链接，若存在，表明在USB总线上正在将设备与驱动建立联系，若不存在，表明系统中没有匹配该设备的驱动。
6.如权利要求1所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系，具体包括：
若设备类型识别为内置设备，根据内置设备类型，去/sys下对应的类型或者总线下遍历设备，若找到了对应的符号链接，基于符号链接找到其对应的设备路径，基于设备路径查找匹配的驱动，如果能够查到匹配的驱动，表明已经在总线上将设备与驱动建立联系；若没有找到对应的符号链接，去相应的内置设备的驱动路径下查找是否存在设定的符号链接，若存在，则表明总线上正在将设备与相应驱动建立联系，若不存在，表明系统中没有匹配该设备的驱动。
7.如权利要求1所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，基于所述关联关系，从应用层解除设备和驱动与总线的绑定关系，具体包括：
从/sys系统的相应目录下，通过调用系统调用write写入设备标识，通过调用系统调用close关闭接口；实现从应用层解除设备与驱动在总线的绑定关系。
8.如权利要求1所述的一种内置设备和外置设备的统一管控方法，其特征在于，基于所述关联关系，从内核层解除设备和驱动与总线的绑定关系，具体包括：
从内核符号表信息中查找所有的总线符号；
利用内核inlinehook技术hook系统内核函数bus_for_each_dev，遍历各个总线，获取总线上的设备地址，结合建立的总线与驱动和设备之间的关联关系，调用设备的remove函数，将设备从总线上摘除，实现从内核层解除设备与驱动在总线的绑定关系。
9.一种内置设备和外置设备的统一管控系统，其特征在于，包括：
热插拔监听模块，用于监听热插拔设备的插入事件；
业务模块，用于获取设备的策略变更事件；
设备分类模块，用于基于监听到的热插拔设备的/sys路径信息，识别设备类型信息，所述设备类型信息包括内置设备类型信息或外置设备类型信息；
管控策略匹配模块，用于基于设备类型信息，响应于设备的策略变更事件，进行设备管控策略匹配；
总线、驱动、设备匹配模块，用于基于不同的内置设备或外置设备类型信息，从相对应的路径下，查找与所述设备相匹配的驱动信息，从而建立总线与驱动和设备之间的关联关系；
底层hook模块，用于基于所述关联关系，从应用层和内核层分别解除设备和驱动与总线的绑定关系，实现对内置设备和外置设备的统一管控。
10.一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7任一项所述的内置设备和外置设备的统一管控方法。
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WO2024067757A1 (zh) * 2022-09-30 2024-04-04 蔚来软件科技(上海)有限公司 基于总线的跨端通信的设备管理方法、系统、装置及介质

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