在linux内核中读写文件

在VFS的支持下，用户态进程读写任何类型的文件系统都可以使用read和write着两个系统调用，但是在linux内核中没有这样的系统调用我们如何操作文件呢？我们知道read和write在进入内核态之后，实际执行的是sys_read和sys_write，但是查看内核源代码，发现这些操作文件的函数都没有导出(使用EXPORT_SYMBOL导出)，也就是说在内核模块中是不能使用的，那如何是好？

通过查看sys_open的源码我们发现，其主要使用了do_filp_open()函数，该函数在fs/namei.c中，而在改文件中，filp_open函数也是调用了do_filp_open函数，并且接口和sys_open函数极为相似，调用参数也和sys_open一样，并且使用EXPORT_SYMBOL导出了，所以我们猜想该函数可以打开文件，功能和open一样。使用同样的查找方法，我们找出了一组在内核中操作文件的函数，如下：

功能	函数原型
打开文件	struct file *filp_open(const char *filename, int flags, int mode)
读取文件	ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
写文件	ssize_t vfs_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
关闭文件	int filp_close(struct file *filp, fl_owner_t id)

我们注意到在vfs_read和vfs_write函数中，其参数buf指向的用户空间的内存地址，如果我们直接使用内核空间的指针，则会返回-EFALUT。所以我们需要使用
set_fs()和get_fs()宏来改变内核对内存地址检查的处理方式，所以在内核空间对文件的读写流程为：

1. mm_segment_t fs = get_fs();
2. set_fs(KERNEL_FS);
3. //vfs_write();
4. vfs_read();
5. set_fs(fs);

下面为一个在内核中对文件操作的例子：

1. #include <linux/module.h>
2. #include <linux/init.h>
3. #include <linux/fs.h>
4. #include <linux/uaccess.h>
5. static char buf[] = "你好";
6. static char buf1[10];
7.  
8. int __init hello_init(void)
9. {
10.     struct file *fp;
11.     mm_segment_t fs;
12.     loff_t pos;
13.     printk("hello enter\n");
14.     fp = filp_open("/home/niutao/kernel_file", O_RDWR | O_CREAT, 0644);
15.     if (IS_ERR(fp)) {
16.         printk("create file error\n");
17.         return -1;
18.     }
19.     fs = get_fs();
20.     set_fs(KERNEL_DS);
21.     pos = 0;
22.     vfs_write(fp, buf, sizeof(buf), &pos);
23.     pos = 0;
24.     vfs_read(fp, buf1, sizeof(buf), &pos);
25.     printk("read: %s\n", buf1);
26.     filp_close(fp, NULL);
27.     set_fs(fs);
28.     return 0;
29. }
30. void __exit hello_exit(void)
31. {
32.     printk("hello exit\n");
33. }
34.  
35. module_init(hello_init);
36. module_exit(hello_exit);
37.  
38. MODULE_LICENSE("GPL");