proc文件系统剖析zz

proc文件系统剖析zz

 

1、重要的数据结构：
struct proc_dir_entry {
unsigned int low_ino;
unsigned short namelen;
const char *name;
mode_t mode;
nlink_t nlink;
uid_t uid;
gid_t gid;
loff_t size;
const struct inode_operations *proc_iops;
/*
    * NULL ->proc_fops means "PDE is going away RSN" or
    * "PDE is just created". In either case, e.g. ->read_proc won't be
    * called because it's too late or too early, respectively.
    *
    * If you're allocating ->proc_fops dynamically, save a pointer
    * somewhere.
    */
const struct file_operations *proc_fops;
get_info_t *get_info;
struct module *owner;
struct proc_dir_entry *next, *parent, *subdir;
void *data;
read_proc_t *read_proc;
write_proc_t *write_proc;
atomic_t count; /* use count */
int pde_users; /* number of callers into module in progress */
spinlock_t pde_unload_lock; /* proc_fops checks and pde_users bumps */
struct completion *pde_unload_completion;
shadow_proc_t *shadow_proc;
};

2、创建函数：
struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode,
struct proc_dir_entry *parent);
name: 要创建的文件名称；
mode: 该文件的保护掩码；
parent: 确定文件所在目录，如果置NULL，则位置为/proc下。

3、读proc：
int read_proc(char *page, char **start, off_t off,
   int count, int *eof, void *data);
page：指示用来写入数据的缓冲区；
off和count：与read函数对应的参数相同；
start和eof：用于读取大于1个page数据时实现。

4、写proc：
int write_proc(struct file *file, const char __user *buffer,
   unsigned long count, void *data);
filp 参数实际上是一个打开文件结构（可以忽略这个参数）。Buffer 参数是用户空间要写入的数据。缓冲区地址实际上是一个用户空间的缓冲区，不能直接读取它。len 参数定义了在 buffer 中有多少数据要被写入。data 参数是一个指向私有数据的指针。

5、实现一个proc文件
（1）调用create_proc_entry创建一个struct proc_dir_entry，作为一个全局量。
（2）对创建的struct proc_dir_entry进行赋值：read_proc，mode，owner，size，write_proc等等。
示例：
proc_hello.c
#include /* Specifically, a module */
#include /* We're doing kernel work */
#include /* Necessary because we use the proc fs */
#define procfs_name "helloworld"

struct proc_dir_entry *Our_Proc_File;
int
procfile_read(char *buffer,
       char **buffer_location,
       off_t offset, int buffer_length, int *eof, void *data)
{
       int ret;
       printk(KERN_INFO "procfile_read (/proc/%s) called\n", procfs_name);
/*
* We give all of our information in one go, so if the
* user asks us if we have more information the
* answer should always be no.
*
* This is important because the standard read
* function from the library would continue to issue
* the read system call until the kernel replies
* that it has no more information, or until its
* buffer is filled.
*/
       if (offset > 0) {
            printk(KERN_INFO "offset > 0\n");
/* we have finished to read, return 0 */
            ret = 0;
       } else {
/* fill the buffer, return the buffer size */
            printk(KERN_INFO "offset <= 0\n");
            ret = sprintf(buffer, "HelloWorld!\n");
       }
       return ret;
}
int init_module()
{
       Our_Proc_File = create_proc_entry(procfs_name, 0644, NULL);
       if (Our_Proc_File == NULL) {
            remove_proc_entry(procfs_name, &proc_root);
            printk(KERN_ALERT "Error: Could not initialize /proc/%s\n",
                     procfs_name);
            return -ENOMEM;
       }
       Our_Proc_File->read_proc = procfile_read;
       Our_Proc_File->owner = THIS_MODULE;
       Our_Proc_File->mode = S_IFREG | S_IRUGO;
       Our_Proc_File->uid = 0;
       Our_Proc_File->gid = 0;
       Our_Proc_File->size = 37;
       printk(KERN_INFO "/proc/%s created\n", procfs_name);
       return 0; /* everything is ok */
}
void cleanup_module()
{
       remove_proc_entry(procfs_name, &proc_root);
       printk(KERN_INFO "/proc/%s removed\n", procfs_name);
}

Makefile:
obj-m := proc_hello.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)

default:
       $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
       $(RM) *.o *.mod.c *.ko *.symvers

本示例只实现了一个简单的读proc操作。
编译后，执行：
# insmod proc_hello.ko
# dmesg
   /proc/helloworld created
# cat /proc/ helloworld
   HelloWorld!
# dmesg
   procfile_read (/proc/helloworld) called
offset <= 0
procfile_read (/proc/helloworld) called
offset > 0
procfile_read (/proc/helloworld) called
offset > 0
# rmmod proc_hello
   /proc/helloworld

为什么在调用cat /proc/ helloworld后，会看到procfile_read被执行了三次，且只有第一次读到了数据？
因为通常cat，dd等，都是通过标准库函数来实现的，标准库函数往往会多次调用系统调用来读写数据，所以我们看到调用了3次。具体cat以及dd等调用一次，读取或写数据大小，这个需要具体查证一下。
我写了一个test程序，来验证这个多次读操作不是在系统调用里面实现的：
test.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define PROC_FILE    "/proc/helloworld"

int main()
{
       char buf[50];
       int fd = open(PROC_FILE, O_RDONLY);
       if (fd == -1) {
            printf("open err\n");
            return -1;
       }
       if (read(fd, buf, sizeof("HelloWorld")) > 0) {
            printf("read: %s\n", buf);
       }
       close(fd);
}

编译：
# gcc test.c –o test
加载模块后，执行
# ./test
然后，执行：
# dmesg
   procfile_read (/proc/helloworld) called
offset <= 0
确实只执行了一次，这说明多次调用procfile_read是在系统之上做的。
6、注意点
（1）切记不能访问已经卸载的一个proc文件，否则会导致kernel panic；
（2）注意不要删除正在调用的问proc文件。因为文件的入口项不存在关联的作者，文件的调用也并没有作用到模块的引用计数上；
（3）勿注册两个同名的proc文件，这样将导致入口项无法区分。

以上这些都是proc文件的缺点，也是使用时必须注意的地方。所以，现在推荐使用seq_file 和sys_fs。