内核模块中对文件的读写

平时内核东西碰的不多，这块一开始还真不知道怎么写，因为肯定和在用户空间下是不同的。google过后，得到以下答案。一般可以用两种方法：第一种是用系统调用。第二种方法是filp->open()等函数。下面分别来说下这两种方法。


1 利用系统调用：
sys_open,sys_write,sys_read等。
其实分析过sys_open可以知道，最后调用的也是filp->open。
sys_open ==> do_sys_open ==> filp->open
在linuxsir上的一个帖子，上面一个版主说：sys_open和进程紧密相关，往往不在内核中使用。
而其实sys_open最后也是调用了filp->open。
其实好像Linux2.6.20后面就不推荐使用sys_open,那我们这里就就后者进行详细的介绍

2 filp->open等函数。
在模块中，用户空间的open,read,write,llseek等函数都是不可以使用的。应该使用其在内核中对应的函数。可以使用filp->open配合struct file里的read/write来进行对文件的读写操作。


例子1：

1. #include kernel.h>
   
2. #include module.h>
   
3. #include
   
4. #include
   
5. #include
   
6. 
   
7. MODULE_AUTHOR("[e-mail].");
   
8. MODULE_DESCRIPTION("Kernel study and test.");
   
9. 
   
10. 
    
11. void fileread(const char * filename)
    
12. {
    
13.   struct file *filp;
    
14.   struct inode *inode;
    
15.   mm_segment_t fs;
    
16.   off_t fsize;
    
17.   char *buf;
    
18.   unsigned long magic;
    
19.   printk("<1>start....\n");
    
20.   filp=filp_open(filename,O_RDONLY,0);
    
21.   inode=filp->f_dentry->d_inode;  
    
22.   
    
23.   magic=inode->i_sb->s_magic;
    
24.   printk("<1>file system magic:%li \n",magic);
    
25.   printk("<1>super blocksize:%li \n",inode->i_sb->s_blocksize);
    
26.   printk("<1>inode %li \n",inode->i_ino);
    
27.   fsize=inode->i_size;
    
28.   printk("<1>file size:%i \n",(int)fsize);
    
29.   buf=(char *) kmalloc(fsize+1,GFP_ATOMIC);
    
30. 
    
31.   fs=get_fs();
    
32.   set_fs(KERNEL_DS);
    
33.   filp->f_op->read(filp,buf,fsize,&(filp->f_pos));
    
34.   set_fs(fs);
    
35. 
    
36.   buf[fsize]='\0';
    
37.   printk("<1>The File Content is:\n");
    
38.   printk("<1>%s",buf);
    
39. 
    
40. 
    
41.   filp_close(filp,NULL);
    
42. }
    
43. 
    
44. void filewrite(char* filename, char* data)
    
45. {
    
46.   struct file *filp;
    
47. mm_segment_t fs;
    
48. filp = filp_open(filename, O_RDWR|O_APPEND, 0644);
    
49. if(IS_ERR(filp))
    
50.     {
    
51.       printk("open error...\n");
    
52.       return;
    
53.         }   
    
54. 
    
55.   fs=get_fs();
    
56.   set_fs(KERNEL_DS);
    
57.   filp->f_op->write(filp, data, strlen(data),&filp->f_pos);
    
58.   set_fs(fs);
    
59.   filp_close(filp,NULL);
    
60. }
    
61. 
    
62. int init_module()
    
63. {
    
64.   char *filename="/root/test1.c";
    
65. 
    
66.   printk("<1>Read File from Kernel.\n");
    
67.   fileread(filename);
    
68.   filewrite(filename, "kernel write test\n");
    
69.   return 0;
    
70. }
    
71. 
    
72. void cleanup_module()
    
73. {
    
74.   printk("<1>Good,Bye!\n");
    
75. }

eg2：

1. #include
   
2. #include
   
3. #include
   
4. 
   
5. #include
   
6. 
   
7. #include
   
8. #include
   
9. #include /* get_fs(),set_fs(),get_ds() */
   
10. 
    
11. #define FILE_DIR "/root/test.txt"
    
12. 
    
13. MODULE_LICENSE("GPL");
    
14. MODULE_AUTHOR("[e-mail]");
    
15. 
    
16. char *buff = "module read/write test";
    
17. char tmp[100];
    
18. 
    
19. static struct file *filp = NULL;
    
20. 
    
21. static int __init wr_test_init(void)
    
22. {
    
23.     mm_segment_t old_fs;
    
24.     ssize_t ret;
    
25.    
    
26.     filp = filp_open(FILE_DIR, O_RDWR | O_CREAT, 0644);
    
27.    
    
28.     //    if(!filp)
    
29. 
    
30.     if(IS_ERR(filp))
    
31.         printk("open error...\n");
    
32.    
    
33.     old_fs = get_fs();
    
34.     set_fs(get_ds());
    
35.    
    
36.     filp->f_op->write(filp, buff, strlen(buff), &filp->f_pos);
    
37.    
    
38.     filp->f_op->llseek(filp,0,0);
    
39.     ret = filp->f_op->read(filp, tmp, strlen(buff), &filp->f_pos);
    
40.    
    
41.     set_fs(old_fs);
    
42.    
    
43.     if(ret > 0)
    
44.         printk("%s\n",tmp);
    
45.     else if(ret == 0)
    
46.         printk("read nothing.............\n");
    
47.     else
    
48.         {
    
49.             printk("read error\n");
    
50.             return -1;
    
51.         }
    
52. 
    
53.     return 0;
    
54. }
    
55. 
    
56. static void __exit wr_test_exit(void)
    
57. {
    
58.     if(filp)
    
59.         filp_close(filp,NULL);
    
60. }
    
61. 
    
62. module_init(wr_test_init);
    
63. module_exit(wr_test_exit);

3.Makefile

1. obj-m := os_attack.o
   
2. 
   
3. KDIR := /lib/modules/$(uname -r)/build/
   
4. PWD := $(shell pwd)
   
5. 
   
6. all:module
   
7. 
   
8. module:
   
9.         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
   
10. 
    
11. 
    
12. clean:
    
13.         rm -rf *.ko *.mod.c *.o Module.* modules.* .*.cmd .tmp_versions

注意：
在调用filp->f_op->read和filp->f_op->write等对文件的操作之前，应该先设置FS。
默认情况下，filp->f_op->read或者filp->f_op->write会对传进来的参数buff进行指针检查。如果不是在用户空间会拒绝访问。因为是在内核模块中，所以buff肯定不在用户空间，所以要增大其寻址范围。

拿filp->f_op->write为例来说明：
filp->f_op->write最终会调用access_ok ==> range_ok.
而range_ok会判断访问的地址是否在0 ～ addr_limit之间。如果在，则ok，继续。如果不在，则禁止访问。而内核空间传过来的buff肯定大于addr_limit。所以要set_fs(get_ds())。
这些函数在asm/uaccess.h中定义。以下是这个头文件中的部分内容：

#define MAKE_MM_SEG(s)    ((mm_segment_t) { (s) })

#define KERNEL_DS    MAKE_MM_SEG(-1UL)
#define USER_DS        MAKE_MM_SEG(PAGE_OFFSET)

#define get_ds()    (KERNEL_DS)
#define get_fs()    (current_thread_info()->addr_limit)
#define set_fs(x)    (current_thread_info()->addr_limit = (x))

#define segment_eq(a, b)    ((a).seg == (b).seg)


可以看到set_fs(get_ds())改变了addr_limit的值。这样就使得从模块中传递进去的参数也可以正常使用了。

在写测试模块的时候，要实现的功能是写进去什么，然后读出来放在tmp数组中。但写完了以后filp->f_ops已经在末尾了，这个时候读是什么也读不到的，如果想要读到数据，则应该改变filp->f-ops的值，这就要用到filp->f_op->llseek函数了。上网查了下，其中的参数需要记下笔记：


系统调用：
off_t sys_lseek(unsigned int fd, off_t offset, unsigned int origin)
offset是偏移量。
若origin是SEEK_SET(0)，则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset 个字节。
若origin是SEEK_CUR(1)，则将该文件的位移量设置为其当前值加offset, offset可为正或负。
若origin是SEEK_END(2)，则将该文件的位移量设置为文件长度加offset, offset可为正或负。

ok,that's all.