在内核中操作文件

(2008-12-03 16:20)

分类： Linux学习

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/syscalls.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define MY_FILE "/root/LogFile"

char buf[128];
struct file *file = NULL;



static int __init init(void)
{
        mm_segment_t old_fs;
        printk("Hello, I'm the module that intends to write messages to file.\n");


        if(file == NULL)
                file = filp_open(MY_FILE, O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0644);
        if (IS_ERR(file)) {
                printk("error occured while opening file %s, exiting...\n", MY_FILE);
                return 0;
        }

        sprintf(buf,"%s", "The Messages.");

        old_fs = get_fs();
        set_fs(KERNEL_DS);
        file->f_op->write(file, (char *)buf, sizeof(buf), &file->f_pos);
        set_fs(old_fs);


        return 0;
}

static void __exit fini(void)
{
        if(file != NULL)
                filp_close(file, NULL);
}

module_init(init);
module_exit(fini);
MODULE_LICENSE("GPL");

其中:
    typedef struct {
         unsigned long seg;
    } mm_segment_t;

    #define KERNEL_DS    MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFFUL)

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

基本思想:
   一个是要记得编译的时候加上-D__KERNEL_SYSCALLS__  
  另外源文件里面要#include    
  如果报错，很可能是因为使用的缓冲区超过了用户空间的地址范围。一般系统调用会要求你使用的缓冲区不能在内核区。这个可以用set_fs()、get_fs()来解决。在读写文件前先得到当前fs：  
  mm_segment_t   old_fs=get_fs();  
  并设置当前fs为内核fs：set_fs(KERNEL_DS);  
  在读写文件后再恢复原先fs:   set_fs(old_fs);  
  set_fs()、get_fs()等相关宏在文件include/asm/uaccess.h中定义。  
  个人感觉这个办法比较简单。  
   
  另外就是用flip_open函数打开文件，得到struct file *的指针fp。使用指针fp进行相应操作，如读文件可以用fp->f_ops->read。最后用filp_close()函数关闭文件。 filp_open()、filp_close()函数在fs/open.c定义，在include/linux/fs.h中声明。 

解释一点:
    系统调用本来是提供给用户空间的程序访问的，所以，对传递给它的参数（比如上面的buf），它默认会认为来自用户空间，在->write()函数 中，为了保护内核空间，一般会用get_fs()得到的值来和USER_DS进行比较，从而防止用户空间程序“蓄意”破坏内核空间；

   而现在要在内核空间使用系统调用，此时传递给->write（）的参数地址就是内核空间的地址了，在USER_DS之上(USER_DS ~ KERNEL_DS)，如果不做任何其它处理，在write()函数中，会认为该地址超过了USER_DS范围，所以会认为是用户空间的“蓄意破坏”，从 而不允许进一步的执行； 为了解决这个问题； set_fs(KERNEL_DS);将其能访问的空间限制扩大到KERNEL_DS,这样就可以在内核顺利使用系统调用了！

补充:
    我看了一下源码，在include/asm/uaccess.h中，有如下定义：
    #define MAKE_MM_SEG(s) ((mm_segment_t) { (s) })
    #define KERNEL_DS MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFF)
    #define USER_DS MAKE_MM_SEG(PAGE_OFFSET)
    #define get_ds() (KERNEL_DS)
    #define get_fs() (current->addr_limit)
    #define set_fs(x) (current->addr_limit = (x))

而它的注释也很清楚：
/*
* The fs value determines whether argument validity checking should be
* performed or not. If get_fs() == USER_DS, checking is performed, with
* get_fs() == KERNEL_DS, checking is bypassed.
*
* For historical reasons, these macros are grossly misnamed.
*/

因此可以看到，fs的值是作为是否进行参数检查的标志。 系统调用的参数要求必须来自用户空间，所以，当在内核中使用系统调用的时候，set_fs(get_ds())改变了用户空间的限制，即扩大了用户空间范围，因此即可使用在内核中的参数了。