linux系统（vfs）支持的 特殊文件系统

1、linux系统（vfs）支持的 特殊文件系统rootplato lsmodmodule size used bysimple_lkm 1536 0autofs4 26244 0video 13956 0button 5264 0battery 7684 0ac 3716 0yenta_socket 18952 3rsrc_nonstatic 9472 1 yenta_socketuhci_hcd 32144 0i2c_piix4 7824 0dm_mod 56468 3rootplato rmmod simple-lkmrootplato注重，内核的输出进到了内核回环缓冲区中，而不是打印到 s

2、tdout 上，这是由于 stdout 是进程特有的环境。要查看内核回环缓冲区中的消息，可以用法 dmesg 工具（或者通过 /proc 本身用法 cat /proc/kmsg 指令）。清单 6 给出了 dmesg 显示的最后几条消息。清单 6. 查看来自 lkm 的内核输出rootplato dmesg | tail -5cs: io port probe 0xa00-0xaff: clean.eth0: link is downeth0: link is up, running at 100mbit half-duplexmy_module_init called. module is n

3、ow loaded.my_module_cleanup called. module is now unloaded.rootplato可以在内核输出中看到这个模块的消息。现在让我们临时离开这个容易的例子，来看几个可以用来开发实用 lkm 的内核 api。集成到 /proc 文件系统中内核程序员可以用法的标准 api，lkm 程序员也可以用法。lkm 甚至可以导出内核用法的新变量和函数。有关 api 的完整介绍已经超出了本文的范围，因此我们在这里只是容易地介绍后面在展示一个更实用的 lkm 时所用法的几个元素。创建并删除 /proc 项要在 /proc 文件系统中创建一个虚拟文件，请用法 cr

4、eate_proc_entry 函数。这个函数可以接收一个文件名、一组权限和这个文件在 /proc 文件系统中浮现的位置。create_proc_entry 的返回值是一个proc_dir_entry 指针（或者为 null，解释在 create 时发生了错误）。然后就可以用法这个返回的指针来配置这个虚拟文件的其他参数，例如在对该文件执行读操作时应当调用的函数。create_proc_entry的原型和 proc_dir_entry 结构中的一部分如清单 7 所示。清单 7. 用来管理 /proc 文件系统项的元素struct proc_dir_entry *create_proc_entry

5、( const char *name, mode_t mode,struct proc_dir_entry *parent );struct proc_dir_entry const char *name; / virtual file namemode_t mode; / mode permissionsuid_t uid; / file's user idgid_t gid; / file's group idstruct inode_operations *proc_iops; / inode operations functionsstruct file_operati

6、ons *proc_fops; / file operations functionsstruct proc_dir_entry *parent; / parent directory.read_proc_t *read_proc; / /proc read functionwrite_proc_t *write_proc; / /proc write functionvoid *data; / pointer to private dataatomic_t count; / use count.;void remove_proc_entry( const char *name, struct

7、 proc_dir_entry *parent );稍后我们就可以看到如何用法 read_proc 和 write_proc 指令来插入对这个虚拟文件举行读写的函数。要从 /proc 中删除一个文件，可以用法 remove_proc_entry 函数。要用法这个函数，我们需要提供文件名字符串，以及这个文件在 /proc 文件系统中的位置（parent）。这个函数原型如清单 7 所示。parent 参数可以为 null（表示 /proc 根名目），也可以是无数其他值，这取决于我们希翼将这个文件放到什么地方。表 1 列出了可以用法的其他一些父 proc_dir_entry，以及它们在这个文件系统中

8、的位置。表 1. proc_dir_entry 快捷变量proc_dir_entry 在文件系统中的位置proc_root_fs /procproc_net /proc/netproc_bus /proc/busproc_root_driver /proc/driver回调函数我们可以用法 write_proc 函数向 /proc 中写入一项。这个函数的原型如下：int mod_write( struct file *filp, const char _user *buff,unsigned long len, void *data );filp 参数事实上是一个打开文件结构（我们可以忽视这个

9、参数）。buff 参数是传递给您的字符串数据。缓冲区地址事实上是一个用户空间的缓冲区，因此我们不能挺直读取它。len 参数定义了在 buff 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（参见 清单 7）。在这个模块中，我们声明白一个这种类型的函数来处理到达的数据。linux 提供了一组 api 来在用户空间和内核空间之间移动数据。对于 write_proc 的状况来说，我们用法了 copy_from_user 函数来维护用户空间的数据。读回调函数我们可以用法 read_proc 函数从一个 /proc 项中读取数据（从内核空间到用户空间）。这个函数的原型如下：int mod_

10、read( char *page, char *start, off_t off,int count, int *eof, void *data );page 参数是这些数据写入到的位置，其中 count 定义了可以写入的最大字符数。在返回多页数据（通常一页是 4kb）时，我们需要用法 start 和 off 参数。当全部数据所有写入之后，就需要设置 eof（文件结束参数）。与 write 类似，data 表示的也是私有数据。此处提供的 page 缓冲区在内核空间中。因此，我们可以挺直写入，而不用调用 copy_to_user。其他实用的函数我们还可以用法 proc_mkdir、symlink

11、s 以及 proc_symlink 在 /proc 文件系统中创建名目。对于只需要一个 read 函数的容易 /proc 项来说，可以用法 create_proc_read_entry，这会创建一个 /proc 项，并在一个调用中对 read_proc 函数举行初始化。这些函数的原型如清单 8 所示。清单 8. 其他实用的 /proc 函数/* create a directory in the proc filesystem */struct proc_dir_entry *proc_mkdir( const char *name,struct proc_dir_entry *parent

12、);/* create a symlink in the proc filesystem */struct proc_dir_entry *proc_symlink( const char *name,struct proc_dir_entry *parent,const char *dest );/* create a proc_dir_entry with a read_proc_t in one call */struct proc_dir_entry *create_proc_read_entry( const char *name,mode_t mode,struct proc_di

13、r_entry *base,read_proc_t *read_proc,void *data );/* copy buffer to user-space from kernel-space */unsigned long copy_to_user( void _user *to,const void *from,unsigned long n );/* copy buffer to kernel-space from user-space */unsigned long copy_from_user( void *to,const void _user *from,unsigned lon

14、g n );/* allocate a 'virtually' contiguous block of memory */void *vmalloc( unsigned long size );/* free a vmalloc'd block of memory */void vfree( void *addr );/* export a symbol to the kernel (make it visible to the kernel) */export_symbol( symbol );/* export all symbols in a file to th

15、e kernel (declare before module.h) */export_symtab回页首通过 /proc 文件系统实现财宝分发下面是一个可以支持读写的 lkm。这个容易的程序提供了一个财宝甜点分发。在加载这个模块之后，用户就可以用法 echo 指令向其中导入文本财宝，然后再用法 cat 指令逐一读出。清单 9 给出了基本的模块函数和变量。init 函数（init_fortune_module）负责用法 vmalloc 来为这个点心罐分配空间，然后用法 memset 将其所有清零。用法所分配并已经清空的 cookie_pot 内存，我们在 /proc 中创建了一个 proc_d

16、ir_entry 项，并将其称为 fortune。当 proc_entry 胜利创建之后，对自己的本地变量和 proc_entry 结构举行了初始化。我们加载了 /proc read 和 write 函数（如清单 9 和清单 10 所示），并确定这个模块的全部者。cleanup 函数容易地从 /proc 文件系统中删除这一项，然后释放 cookie_pot 所占领的内存。cookie_pot 是一个固定大小（4kb）的页，它用法两个索引举行管理。第一个是 cookie_index，标识了要将下一个 cookie 写到哪里去。变量 next_fortune 标识了下一个 cookie 应当从哪里

17、读取以便举行输出。在全部的 fortune 项都读取之后，我们容易地回到了 next_fortune。清单 9. 模块的 init/cleanup 和变量includeincludeincludeincludeincludeincludemodule_license("gpl");module_description("fortune cookie kernel module");module_author("m. tim jones");define max_cookie_length page_sizestatic struct

18、proc_dir_entry *proc_entry;static char *cookie_pot; / space for fortune stringsstatic int cookie_index; / index to write next fortunestatic int next_fortune; / index to read next fortuneint init_fortune_module( void ) int ret = 0; cookie_pot = (char *)vmalloc( max_cookie_length ); if (!cookie_pot) r

19、et = -enomem; else memset( cookie_pot, 0, max_cookie_length ); proc_entry = create_proc_entry( "fortune", 0644, null ); if (proc_entry = null) ret = -enomem; vfree(cookie_pot); printk(kern_info "fortune: couldn't create proc entryn"); else cookie_index = 0; next_fortune = 0;

20、proc_entry->read_proc = fortune_read; proc_entry->write_proc = fortune_write; proc_entry->owner = this_module; printk(kern_info "fortune: module loaded.n"); return ret; void cleanup_fortune_module( void ) remove_proc_entry("fortune", &proc_root); vfree(cookie_pot); p

21、rintk(kern_info "fortune: module unloaded.n"); module_init( init_fortune_module );module_exit( cleanup_fortune_module );向这个罐中新写入一个 cookie 十分容易（如清单 10 所示）。用法这个写入 cookie 的长度，我们可以检查是否有这么多空间可用。假如没有，就返回 -enospc，它会返回给用户空间。否则，就解释空间存在，我们用法 copy_from_user 将用户缓冲区中的数据挺直拷贝到 cookie_pot 中。然后增大 cookie_in

22、dex（基于用户缓冲区的长度）并用法 null 来结束这个字符串。最后，返回实际写入 cookie_pot的字符的个数，它会返回到用户进程。清单 10. 对 fortune 举行写入操作所用法的函数 ssize_t fortune_write( struct file *filp, const char _user *buff, unsigned long len, void *data ) int space_available = (max_cookie_length-cookie_index)+1; if (len > space_available) printk(kern_in

23、fo "fortune: cookie pot is full!n"); return -enospc; if (copy_from_user( &cookie_potcookie_index, buff, len ) return -efault; cookie_index += len; cookie_potcookie_index-1 = 0; return len; 对 fortune 举行读取也十分容易，如清单 11 所示。因为我们刚才写入数据的缓冲区（page）已经在内核空间中了，因此可以挺直对其举行操作，并用法 sprintf 来写入下一个 fortu

24、ne。假如next_fortune 索引大于 cookie_index（要写入的下一个位置），那么我们就将 next_fortune 返回为 0，这是第一个 fortune 的索引。在将这个 fortune 写入用户缓冲区之后，在 next_fortune 索引上增强刚才写入的 fortune 的长度。这样就变成了下一个可用 fortune 的索引。这个 fortune 的长度会被返回并传递给用户。清单 11. 对 fortune 举行读取操作所用法的函数 int fortune_read( char *page, char *start, off_t off, int count, int *eof, void *data ) int len; if (off > 0) *eof = 1; return 0; /* wrap-around */ if (next_fortune >= cookie_index) next_fortune = 0