基于Linux内核编程的实验报告(Linux内核分析实验报告).doc

Linux内核分析实验报告实验题目： 文件系统实验实验目的： linux文件系统使用虚拟文件系统VFS作为内核文件子系统。可以安装多种不同形式的文件系统在其中共存并协同工作。VFS对用户提供了统一的文件访问接口。本实验的要求是（1） 编写一个 get_FAT_boot 函数,通过系统调用或动态模块调用它可以提取和显示出 FAT 文件系统盘的引导扇区信息。这些信息的格式定义在内核文件的fat_boot_sector 结构体中。函数可通过系统调用或动态模块调用。（2） 编写一个 get_FAT_dir 函数,通过系统调用或动态模块调用它可以返回 FAT 文件系统的当前目录表,从中找出和统计空闲的目录项(文件名以 0X00 打头的为从未使用过目录项,以0XE5 打头的为已删除的目录项),将这些空闲的目录项集中调整到目录表的前部。这些信息的格式定义在内核文件的 msdos_dir_entry 结构体中。硬件环境：内存1G以上软件环境：Linux（Ubuntu） 2-6实验步骤： 一：实验原理： 以实验4 为蓝本，在优盘中编译并加载模块，启动测试程序，查看/proc/mydir/myfile的文件内容。从优盘得到fat文件系统的内容存在msdos_sb_info结构中，然后得到msdos_sb_info结构相应的属性值，得到实验一的数据。实验二中，得到fat文件系统第一个扇区的十六个文件信息。然后按照文件名头文字的比较方法，应用归并排序的方法，将头文件是0X00和0XE5的文件调到前面，其他的文件调到后面 二：主要数据结构说明：（1） 超级块对象： 数据结构说明： 一个已经安装的文件系统的安装点由超级块对象代表。struct super_block . const struct super_operations *s_op; （2） 索引i节点对象数据结构说明： 索引 i 节点对象包含了内核要操作的文件的全部控制信息,对应着打开文件的 i 节点表。struct inode const struct inode_operations *i_op; .（3） 目录项对象数据结构说明： 录项对象代表了文件路径名的各个部分,目录文件名和普通文件名都属于目录项对象。struct dentry . struct dentry_operations *d_op; .（4） 文件对象 数据结构说明：文件对象表示已经打开的文件,它是直接连系用户应用程序的内核对象。struct file . struct file_operations *f_op; . 三：函数说明：系统函数：container_of（）sb_bread（）自定义函数：get_FAT_dir()函数：首先输出16个文件的文件名，然后176191行使用归并排序，设定两个指针，一个从指向0位置，一个指向15位置。分别向后，向前查找出第一个文件头名不是0X00或者0XE5的文件和第一个文件头文字是二者的文件名，如果向后的指针一直位于向前的指针前面，就进行二者的调换，在总的循环中，如果向后的指针超过了向前的指针，则停止循环。最后输出重新排序的文件名 五：结果检测： the file system is：PWD Filesystem Type is : vfatPWD = 512 -FAT-info:引导扇区信息:每簇扇数=8簇位数=c簇大小4096FAT位数=32FAT开始扇=414FAT长度=7985目录开始扇=16384目录入口0数据开始扇16384最大簇号=1021954根开始扇=2fs信息扇=1-目录文件名:-before change file name is-KEJIAN v- - file name is-1 - - file name is-CHAPTE1PPT - - file name is-t|- - file name is-T- - file name is- -have such files file name is- -have such files file name is- - file name is- -have such files file name is- - file name is- - file name is-L- - file name is-JJJJpJ- - file name is-&- -have such files file name is- - file name is-%xx- -after change: fine name is-KEJIAN v- fine name is-1 - fine name is-CHAPTE1PPT - fine name is-t|- fine name is-T- fine name is- fine name is- fine name is- fine name is- fine name is- fine name is- fine name is-L- fine name is-JJJJpJ- fine name is-&- fine name is- fine name is-%xx-（优盘中文件较多，排序结构不是很明显，但算法正确） 结论分析与体会：文件系统是计算机介质存储的重要方式。尤其是VFS文件系统可以提供不同文件系统的接口，方便了对文件的统一管理。将来我们也可以试着写自己的文件系统。 附 ：程序源代码/* main.c - description begin : 4 4 21:01:11 CST 2003 copyright : (C) 2003 by 寮犻缚鐑? Function : 缂栧啓鍒涘缓proc鏂囦欢绯荤粺鐨勬鍧?璇搴忓垱寤哄湪/proc鐩綍涓? : 鍒涘缓mydir鐩綍, 鍦ydir鐩綍涓嬪垱寤轰繚瀛樺綋鍓嶇殑绯荤粺鏃堕棿 jiffies鍊肩殑鏂囦欢 myfile, */ /*#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include */#include #include #include #include #include #include #include #include /#include #include /#include #include #include #include #include #include #include /#include #include fat.h#define MODULE_NAME Myproc #define MYDATA_LEN 16384/2 / 鏀剧敤鎴风闂翠紶鍏殑鏁版嵁struct my_proc_data char valueMYDATA_LEN; ; struct my_proc_data mydata; struct task_struct *task;int count;static struct proc_dir_entry *example_dir; static struct proc_dir_entry *date_file;static int param; char temp15;module_param(param, int , 0644); /璇绘枃浠秏yfile 鐨勮椹卞姩鍑芥暟static int proc_read(char *page, char *start,off_t off,int count,int *eof,void *data ) int len=0; struct my_proc_data *mydatap = (struct my_proc_data *) data; len+=sprintf(page,%s%ldn,mydatap-value,jiffies); /灏嗗瓧绗覆鏍煎紡鍖? /鍙互鐩存帴浣跨敤鍐呮牳鍙橀噺 return len; /鍐欐枃浠秏yfile鐨勫啓椹卞姩鍑芥暟 ,鎶妋ydata鐨勬暟鍊煎啓鍒版枃浠朵腑static int proc_write(struct file *file,const char *buffer,unsigned long count,void *data) /file鐩存帴灏辨槸myfile?buffer鎸囧悜鐨勬槸鐢埛绌洪棿鐨勪粈涔堟暟鎹紵 int len ; struct my_proc_data *mydatap = (struct my_proc_data *) data; if(countMYDATA_LEN) len = MYDATA_LEN; else len = count; /闀垮害鏈澶槸16 if(copy_from_user(mydatap-value,buffer,len) /鎶奲uffer(鐢埛绌洪棿)涓殑鏁版嵁鍐欓亾mapdatap(鍐呮牳绌洪棿)鐨刣ata缁撴瀯涓幓 return -EFAULT; /鏁版嵁宸茬粡瀛樺湪mydata缁撴瀯褰撲腑浜? mydatap-valuelen-1 = 0; return len; int get_file_info(char * filesystem_type, unsigned long blk_size) return 0;/ 瑁呭叆妯潡int init_module(void) example_dir = (struct proc_dir_entry * )proc_mkdir(mydir,0); /在/proc目录下建立 if(example_dir = 0) printk(mkdir failn); return -1; /创建/proc/mydir/myfile文件 date_file=(struct proc_dir_entry *)create_proc_entry(myfile,0666,example_dir); if(date_file = 0) remove_proc_entry(myfile,0); printk(mkfile failn); return -ENOMEM; strcpy(mydata.value,the file system is：n); /-teachers example struct fs_struct *fs ; struct vfsmount *mnt ; struct super_block *mnt_sb ; struct file_system_type *s_type; struct dentry *cpwd; struct inode *ci; struct msdos_sb_info * dos_sb; struct fat_boot_sector *fbs; / struct msdos_sb_info * dos_sb; struct msdos_dir_entry *dos_de; struct msdos_inode_info *dos_si;/- struct fat_slot_info *sinfo; /struct fat_boot_sector *fbs; struct buffer_head *bh=NULL; read_lock(¤t-fs-lock); fs = current-fs; mnt = (&fs-pwd)-mnt; mnt_sb = mnt- mnt_sb ; s_type = mnt_sb - s_type; printk(PWD Filesystem Type is : %sn,s_type-name); printk(PWD= %ldn,mnt_sb-s_blocksize); sprintf(mydata.value,%sPWD Filesystem Type is : %snPWD = %d -n,mydata.value,s_type-name,mnt_sb-s_blocksize); sprintf(mydata.value,%s-FAT-info:n,mydata.value); read_unlock(¤t-fs-lock); if(*s_type-name = v) dos_sb = (struct msdos_sb_info *)mnt_sb-s_fs_info; sprintf(mydata.value,%s引导扇区信息:n,mydata.value); sprintf(mydata.value,%s每簇扇数=%dn,mydata.value,dos_sb-sec_per_clus); sprintf(mydata.value,%s簇位数=%xn,mydata.value,dos_sb-cluster_bits); sprintf(mydata.value,%s簇大小%dn,mydata.value,dos_sb-cluster_size); sprintf(mydata.value,%sFAT位数=%dn,mydata.value,dos_sb-fat_bits); / sprintf(mydata.value,%sFAT开始扇=%dn,mydata.value,dos_sb-fat_start); sprintf(mydata.value,%sFAT长度=%ldn,mydata.value,dos_sb-fat_length); sprintf(mydata.value,%s目录开始扇=%ldn,mydata.value,dos_sb-dir_start); sprintf(mydata.value,%s目录入口%dn,mydata.value,dos_sb-dir_entries); sprintf(mydata.value,%s数据开始扇%ldn,mydata.value,dos_sb-data_start); sprintf(mydata.value,%s最大簇号=%ldn,mydata.value,dos_sb-max_cluster); sprintf(mydata.value,%s根开始扇=%ldn,mydata.value,dos_sb-root_cluster); sprintf(mydata.value,%sfs信息扇=%ldn,mydata.value,dos_sb-fsinfo_sector); /- /- dos_si = container_of(ci, struct msdos_inode_info, vfs_inode);fbs = (struct fat_boot_sector *)(bh-b_data);sprintf(mydata.value,%s-目录文件名:n,mydata.value); bh = sb_bread(mnt_sb, dos_sb-dir_start);if (bh = NULL) printk(KERN_ERR FAT: Directory bread(block %llu) failedn,dos_sb-dir_entries); dos_de = (struct msdos_dir_entry *)(bh-b_data); sprintf(mydata.value,%s-before changen,mydata.value); int i;i=0; char *name; do name=(dos_de+ i*sizeof(struct msdos_dir_entry)-name;