之前在研究内核的procfs时,疏漏了一个与之相关的知识点,在之后的阅读《深入Linux内核构架》的相关知识时才注意到,这就是用户空间使用sysctl函数(系统控制机制)时的内核实现原理。
系统控制机制可以在Linux内核运行时控制内核的行为,控制参数从用户空间传输到内核中,且无须reboot。早期实现这种机制的方法是用户空间使用sysctl函数,glibc将调用sysctl系统调用来实现,然后通过传递过来的二进制码(在中的枚举定义)来找到相关的struct ctl_table:
(早期结构体定义)
- struct ctl_table
- {
- int ctl_name;
- const char *procname; /* Text ID for /proc/sys, or zero */
- void *data;
- int maxlen;
- mode_t mode;
- struct ctl_table *child;
- struct ctl_table *parent; /* Automatically set */
- proc_handler *proc_handler; /* Callback for text formatting */
- ctl_handler *strategy;
- struct proc_dir_entry *de;
- void *extra1;
- void *extra2;
- };
并使用其中的ctl_handler *strategy;函数来实现对内核配置的修改。
由于原来的方案不是最优雅的方案(必须编写一个程序读取参数并使用sysctl将将要修改的参数传递给内核),并且这个系统调用非POSIX标准,所以sysctl是过时的,迟早会被抛弃。为了应对这种情况,Linux借procfs,重排了所有的sysctl,建立了一个层次结构,最终导出到了/proc/sys/目录下。这样就可以用简单的用户空间工具来访问这些内核参数了。
这时内核对于同一个参数的操作既有sysctl接口,也有procfs接口,可以说是冗余了。
现在的内核中,这种机制已经改变了,即使是《深入Linux内核构架》中的描诉也已经过时了。可以说是为了对原有的sysctl系统调用兼容,内核现在对于原有的sysctl系统调用的实现做了修改,首先struct ctl_table删除了一些无用的成员:
- struct ctl_table
- {
- const char *procname; /* Text ID for /proc/sys, or zero */
- void *data;
- int maxlen;
- mode_t mode;
- struct ctl_table *child;
- struct ctl_table *parent; /* Automatically set */
- proc_handler *proc_handler; /* Callback for text formatting */
- void *extra1;
- void *extra2;
- };
其次,内核将通过sysctl系统调用(in kernel/sysctl_binary.c)传递进来二进制码通过sysctl_getname函数并利用一堆的struct bin_table结构体提供的信息转换为/proc/sys目录下的文件名路径,最终通过操作相应的procfs文件实现sysctl。源码都在 kernel/sysctl_binary.c文件中,有兴趣的读者可以自己RTFSC。
综上所述,为了软件兼容性,现在的sysctl被保留,底层通过procfs实现原来的系统控制机制,如下图所示:
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