Acer Nitro 16风扇与RGB键盘控制内核模块触发内核恐慌求助

问题概述 #

为Acer Nitro 16编写的风扇转速与RGB键盘控制内核模块功能正常，但使用insmod加载后一段时间会触发内核恐慌（Caps Lock指示灯常闪烁），dmesg日志显示General protection fault。已排除内存硬件故障（未加载模块时系统运行稳定）。

错误日志 #

Oops: general protection fault, probably for non-canonical address 0x1cff96aa80deee40: 0000 [#1] PREEMPT SMP NOPTI

CPU: 10 UID: 1000 PID: 2070 Comm: Xwayland Tainted: POE 6.12.9-zen1-1-zen #1 3932de41e0e2f413f8ccd21a06
c6e6c1ba8fb994

RIP: 0010:__kmalloc_noprof+0x10b/0x3f0

Code: 73 e6 99 59 48 8b 50 08 48 83 78 10 00 48 8b 38 0f 84 47 02 00 00 48 85 ff 0f 84 3e 02 00 00 41 8b 45 28 49 8b 7500 48 01 f8 <48> 8b 18 48 89 c1 49 33 9d b8 00 00 00 48 89 f8 48 0f c9 48 31 cb

代码问题分析 #

从日志和代码来看，内核恐慌的根源是未初始化内存访问和内存泄漏，具体问题点如下：

1. cdev_user_write函数的致命逻辑错误

   • 调用kmalloc后直接操作未初始化的kbfr内存：kbfr[strlen(kbfr)-1]='\0'，strlen读取未初始化内存会触发未定义行为，甚至访问非法地址
   • kmalloc失败判断放在copy_from_user之后，若kmalloc返回NULL，前面的操作已经触发空指针访问
   • 未释放kmalloc分配的内存，长时间运行会导致内存泄漏，最终触发内存分配相关的内核错误

2. 设备号释放范围错误

   • module_finish中调用unregister_chrdev_region时使用MINORMASK（255），但实际只分配了2个次设备号，释放多余设备号可能导致系统设备号冲突

3. 错误码返回不正确

   • wmi_probe中检查wmi_has_guid失败时返回-ENOMEM，实际应该返回-ENODEV，错误码语义错误

4. WMI方法调用未处理返回值

   • __wmi_eval_method中未检查wmidev_evaluate_method的返回值，也未释放ACPI分配的输出缓冲区，可能导致资源泄漏和隐藏错误

修复方案 #

1. 修复cdev_user_write函数 #

ssize_t cdev_user_write(struct file * file,const char __user * buff, size_t count, loff_t *offset){
    int cdev_minor = MINOR(file->f_path.dentry->d_inode->i_rdev);
    printk(KERN_INFO"writing to : %d",cdev_minor);
    
    // 使用kzalloc分配初始化内存，多留1字节存字符串终止符
    char * kbfr = kzalloc(count + 1, GFP_KERNEL);
    if(!kbfr)
        return -ENOMEM;
    
    // 从用户空间拷贝数据，处理拷贝失败情况
    if(copy_from_user(kbfr, buff, count)){
        kfree(kbfr);
        return -EFAULT;
    }
    
    // 确保字符串以'\0'结尾，去除可能的换行符
    kbfr[count] = '\0';
    if(count > 0 && kbfr[count-1] == '\n'){
        kbfr[count-1] = '\0';
    }
    
    printk(KERN_INFO"%s",kbfr);
    int ispeed = 0;
    switch(cdev_minor){
        case 0:
            printk(KERN_INFO"CPUFAN");
            // 验证转速值转换有效性
            if(!kstrtoint(kbfr, 10, &ispeed)){
                fan_set_speed(ispeed, 1);
            } else {
                printk(KERN_WARNING"Invalid CPU fan speed value: %s", kbfr);
            }
            break;
        case 1:
            printk(KERN_INFO"GPUFAN");
            if(!kstrtoint(kbfr, 10, &ispeed)){
                fan_set_speed(ispeed, 4);
            } else {
                printk(KERN_WARNING"Invalid GPU fan speed value: %s", kbfr);
            }
            break;
    }
    
    kfree(kbfr); // 释放分配的内存
    return count;
}

2. 修复设备号释放范围 #

修改module_finish中的unregister_chrdev_region调用：

unregister_chrdev_region(MKDEV(cmajor, 0), 2); // 仅释放分配的2个次设备号

3. 修正wmi_probe的错误码 #

if(!wmi_has_guid(WMI_GAMING_GUID))
    return -ENODEV; // 正确返回设备不存在错误码

4. 修复WMI方法调用的资源管理与错误处理 #

extern acpi_status __wmi_eval_method(struct wmi_device * wdev,int methodid ,int instance ,struct acpi_buffer *inbuffer){
    struct acpi_buffer out = {ACPI_ALLOCATE_BUFFER, NULL};
    acpi_status status = wmidev_evaluate_method(wdev, instance, methodid, inbuffer, &out);
    
    if(ACPI_FAILURE(status)){
        printk(KERN_WARNING"WMI method %d failed, status: 0x%x", methodid, status);
    }
    
    kfree(out.pointer); // 释放ACPI分配的输出缓冲区
    return status;
}

验证步骤 #

1. 编译修复后的内核模块
2. 使用insmod加载模块，验证风扇和RGB键盘功能正常
3. 长时间运行系统，观察是否再触发内核恐慌
4. 定期查看dmesg日志，确认无新的错误信息

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Detux