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用户空间与内核空间数据交换的方式(2)------procfs  

2011-11-09 08:49:55|  分类: MeeGo |  标签: |举报 |字号 订阅

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procfs是比较老的一种用户态与内核态的数据交换方式,内核的很多数据都是通过 这种方式出口给用户的,内核的很多参数也是通过这种方式来让用户方便设置的。除了sysctl出口到/proc下的参数,procfs提供的大部分内核参 数是只读的。实际上,很多应用严重地依赖于procfs,因此它几乎是必不可少的组件。本节将讲解如何使用procfs。
Procfs提供了如下API: 

struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *parent)

该函数用于创建一个正常的proc条目,参数name给出要建立的proc条目的名称,参数mode给出了建立的该proc条目的访问权限,参数 parent指定建立的proc条目所在的目录。如果要在/proc下建立proc条目,parent应当为NULL。否则它应当为proc_mkdir 返回的struct proc_dir_entry结构的指针。 

extern void remove_proc_entry(const char *name, struct proc_dir_entry *parent)

该函数用于删除上面函数创建的proc条目,参数name给出要删除的proc条目的名称,参数parent指定建立的proc条目所在的目录。 

struct proc_dir_entry *proc_mkdir(const char * name, struct proc_dir_entry *parent)

该函数用于创建一个proc目录,参数name指定要创建的proc目录的名称,参数parent为该proc目录所在的目录。 

extern struct proc_dir_entry *proc_mkdir_mode(const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *parent)
 struct proc_dir_entry *proc_symlink(const char * name, struct proc_dir_entry* parent, const char *dest)

该函数用于建立一个proc条目的符号链接,参数name给出要建立的符号链接proc条目的名称,参数parent指定符号连接所在的目录,参数dest指定链接到的proc条目名称。

struct proc_dir_entry *create_proc_read_entry(const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *base,
read_proc_t
*read_proc, void * data);

该函数用于建立一个规则的只读proc条目,参数name给出要建立的proc条目的名称,参数mode给出了建立的该proc条目的访问权限,参 数base指定建立的proc条目所在的目录,参数read_proc给出读去该proc条目的操作函数,参数data为该proc条目的专用数据,它将 保存在该proc条目对应的struct file结构的private_data字段中。

struct proc_dir_entry *create_proc_info_entry(const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *base,
get_info_t
*get_info);

该函数用于创建一个info型的proc条目,参数name给出要建立的proc条目的名称,参数mode给出了建立的该proc条目的访问权限, 参数base指定建立的proc条目所在的目录,参数get_info指定该proc条目的get_info操作函数。实际上get_info等同于 read_proc,如果proc条目没有定义个read_proc,对该proc条目的read操作将使用get_info取代,因此它在功能上非常类 似于函数create_proc_read_entry。 

struct proc_dir_entry *proc_net_create(const char *name, mode_t mode, get_info_t *get_info)

该函数用于在/proc/net目录下创建一个proc条目,参数name给出要建立的proc条目的名称,参数mode给出了建立的该proc条目的访问权限,参数get_info指定该proc条目的get_info操作函数。

struct proc_dir_entry *proc_net_fops_create(const char *name, mode_t mode, struct file_operations *fops)

该函数也用于在/proc/net下创建proc条目,但是它也同时指定了对该proc条目的文件操作函数。 

void proc_net_remove(const char *name)

该函数用于删除前面两个函数在/proc/net目录下创建的proc条目。参数name指定要删除的proc名称。
除了这些函数,值得一 提的是结构struct proc_dir_entry,为了创建一了可写的proc条目并指定该proc条目的写操作函数,必须设置上面的这些创建proc条目的函数返回的指针 指向的struct proc_dir_entry结构的write_proc字段,并指定该proc条目的访问权限有写权限。
为了使用这些接口函数以及结构struct proc_dir_entry,用户必须在模块中包含头文件linux/proc_fs.h。
在源代码包中给出了procfs示例程序procfs_exam.c,它定义了三个proc文件条目和一个proc目录条目,读者在插入该模块后应当看到如下结构:

$ ls /proc/myproctest
aint astring bigprocfile
$

读者可以通过cat和echo等文件操作函数来查看和设置这些proc文件。特别需要指出,bigprocfile是一个大文件(超过一个内存
页),对于这种大文件,procfs有一些限制,因为它提供的缓存,只有一个页,因此必须特别小心,并对超过页的部分做特别的考虑,处理起来比较复杂并且
很容易出错,所有procfs并不适合于大数据量的输入输出,后面一节seq_file就是因为这一缺陷而设计的,当然seq_file依赖于 procfs的一些基础功能。

//kernel module: procfs_exam.c
#include <linux/config.h>
#include
<linux/kernel.h>
#include
<linux/module.h>
#include
<linux/proc_fs.h>
#include
<linux/sched.h>
#include
<linux/types.h>
#include
<asm/uaccess.h>

#define STR_MAX_SIZE 255
static int int_var;
static char string_var[256];
static char big_buffer[65536];
static int big_buffer_len = 0;
static struct proc_dir_entry * myprocroot;
static int first_write_flag = 1;

int int_read_proc(char *page, char **start, off_t off, int count, int *eof, void *data)
{
count
= sprintf(page, "%d", *(int *)data);
return count;
}

int int_write_proc(struct file *file, const char __user *buffer,unsigned long count, void *data)
{
unsigned
int c = 0, len = 0, val, sum = 0;
int * temp = (int *)data;

while (count) {
if (get_user(c, buffer)) //从用户空间中得到数据
 return -EFAULT;

len
++;
buffer
++;
count
--;

if (c == 10 || c == 0)
break;
val
= c - '0';
if (val > 9)
return -EINVAL;
sum
*= 10;
sum
+= val;
}
* temp = sum;
return len;
}

int string_read_proc(char *page, char **start, off_t off,int count, int *eof, void *data)
{
count
= sprintf(page, "%s", (char *)data);
return count;
}

int string_write_proc(struct file *file, const char __user *buffer, unsigned long count, void *data)
{
if (count > STR_MAX_SIZE) {
count
= 255;
}
copy_from_user(data, buffer, count);
return count;
}

int bigfile_read_proc(char *page, char **start, off_t off, int count, int *eof, void *data)
{
if (off > big_buffer_len) {
* eof = 1;
return 0;
}

if (count > PAGE_SIZE) {
count
= PAGE_SIZE;
}

if (big_buffer_len - off < count) {
count
= big_buffer_len - off;
}

memcpy(page, data, count);
*start = page;
return count;

}

int bigfile_write_proc(struct file *file, const char __user *buffer, unsigned long count, void *data)
{
char * p = (char *)data;

if (first_write_flag) {
big_buffer_len
= 0;
first_write_flag
= 0;
}

if (65536 - big_buffer_len < count) {
count
= 65536 - big_buffer_len;
first_write_flag
= 1;
}

copy_from_user(p
+ big_buffer_len, buffer, count);
big_buffer_len
+= count;
return count;
}
static int __init procfs_exam_init(void)
{
#ifdef CONFIG_PROC_FS
struct proc_dir_entry * entry;
myprocroot
= proc_mkdir("myproctest", NULL);
entry
= create_proc_entry("aint", 0644, myprocroot);
if (entry) {
entry
->data = &int_var;
entry
->read_proc = &int_read_proc;
entry
->write_proc = &int_write_proc;
}


entry
= create_proc_entry("astring", 0644, myprocroot);
if (entry) {
entry
->data = &string_var;
entry
->read_proc = &string_read_proc;
entry
->write_proc = &string_write_proc;
}

entry
= create_proc_entry("bigprocfile", 0644, myprocroot);
if (entry) {
entry
->data = &big_buffer;
entry
->read_proc = &bigfile_read_proc;
entry
->write_proc = &bigfile_write_proc;
}
#else
printk(
"This module requires the kernel to support procfs,\n");
#endif


return 0;
}

static void __exit procfs_exam_exit(void)
{
#ifdef CONFIG_PROC_FS
remove_proc_entry(
"aint", myprocroot);
remove_proc_entry(
"astring", myprocroot);
remove_proc_entry(
"bigprocfile", myprocroot);
remove_proc_entry(
"myproctest", NULL);
#endif
}

module_init(procfs_exam_init);
module_exit(procfs_exam_exit);
MODULE_LICENSE(
"GPL");
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