創(chuàng)建屬于自己的系統(tǒng)信息，往proc中留下一個腳印

時間：2020-11-22 23:23:58

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[導(dǎo)讀]從內(nèi)核的角度看，內(nèi)核是通過怎么樣的方式把這些信息暴露給用戶呢？這篇筆記我們來學(xué)習(xí)一下！

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上一篇：《文件系統(tǒng)有很多，但這幾個最為重要》介紹了procfs（進程文件系統(tǒng)的縮寫），包含一個偽文件系統(tǒng)（啟動時動態(tài)生成的文件系統(tǒng)），用于通過內(nèi)核訪問進程信息。這個文件系統(tǒng)通常被掛載到 /proc 目錄， /proc中不僅僅放了進程相關(guān)信息，也存放著很多系統(tǒng)相關(guān)的信息。

這些信息都是內(nèi)核開放給用戶的，/proc 就是用戶與內(nèi)核直接交互的一個入口。從內(nèi)核的角度看，內(nèi)核是通過怎么樣的方式把這些信息暴露給用戶呢？這篇筆記我們來學(xué)習(xí)一下：

內(nèi)核創(chuàng)建proc節(jié)點的例子

我們先來看一個例子（Linux-4.9.88\fs\proc\cpuinfo.c）：

這就是創(chuàng)建/proc下cpuinfo這個節(jié)點的相關(guān)代碼，有了cpuinfo節(jié)點，我們就可以通過訪問這個節(jié)點來得到cpu的一些信息：

從以上代碼中，我們可以看到，其用proc_create這個函數(shù)來創(chuàng)造相關(guān)節(jié)點的，這個函數(shù)是一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)，存放在Linux-4.9.88\include\linux\proc_fs.h下：

static?inline?struct?proc_dir_entry?*proc_create(
?const?char?*name,?umode_t?mode,?struct?proc_dir_entry?*parent,
?const?struct?file_operations?*proc_fops)
{
?return?proc_create_data(name,?mode,?parent,?proc_fops,?NULL);
}

知識點：什么是內(nèi)聯(lián)函數(shù)？

內(nèi)聯(lián)函數(shù)簡單來說就是編譯器將指定的函數(shù)體插入并取代每一處調(diào)用該函數(shù)的地方上下文，從而節(jié)省了每次調(diào)用函數(shù)帶來的額外時間開支。

一般用于能夠快速執(zhí)行的函數(shù)，因為在這種情況下函數(shù)調(diào)用的時間消耗顯得更為突出。這種方法對于很小的函數(shù)也有空間上的益處，并且它也使得一些其他的優(yōu)化成為可能。

這么一看，似乎與宏有點相似？與宏有何不同?

宏調(diào)用并不執(zhí)行類型檢查，甚至連正常參數(shù)也不檢查，但是函數(shù)調(diào)用卻要檢查。

C語言的宏使用的是文本替換，可能導(dǎo)致無法預(yù)料的后果，因為需要重新計算參數(shù)和操作順序。

在宏中的編譯錯誤很難發(fā)現(xiàn)，因為它們引用的是擴展的代碼，而不是程序員鍵入的。

許多結(jié)構(gòu)體使用宏或者使用不同的語法來表達很難理解。內(nèi)聯(lián)函數(shù)使用與普通函數(shù)相同的語言，可以隨意的內(nèi)聯(lián)和不內(nèi)聯(lián)。

內(nèi)聯(lián)代碼的調(diào)試信息通常比擴展的宏代碼更有用。

以上介紹摘選自百度百科，關(guān)于內(nèi)聯(lián)更詳細的介紹可自行查閱。

接著上面，proc_create函數(shù)有四個參數(shù)，分別為：

name：要創(chuàng)建的文件名。

mode：文件的訪問權(quán)限。

parent：父文件夾的proc_dir_entry指針。

proc_fops：改文件的操作函數(shù)。

看到這個函數(shù)，有沒有感到很熟悉？我們在學(xué)習(xí)驅(qū)動基礎(chǔ)的時候，有用到了device_create函數(shù)來創(chuàng)建節(jié)點：

device_create創(chuàng)建的設(shè)備節(jié)點存放于/dev目錄下，而proc_create函數(shù)創(chuàng)建的與系統(tǒng)信息相關(guān)的節(jié)點存放于/proc目錄下。既然它們這么相似，下面我們就模仿編寫驅(qū)動的方式來編寫我們關(guān)于proc的測試代碼。

proc實踐

我們模仿字符設(shè)備驅(qū)動的編寫方式，來編寫基于proc的“驅(qū)動”。首先需要創(chuàng)建一個文件操作結(jié)構(gòu)體hello_proc_operations，創(chuàng)建一些hello_proc_open、hello_proc_close、hello_proc_read、hello_proc_write填到這個操作表里：

左右滑動查看全部代碼>>>

#include?
#include?
#include?
#include?
#include?

static?char?kernel_buf[1024];

#define?MIN(a,?b)?(a?

static?int?hello_proc_open(struct?inode?*node,?struct?file?*file)
{
?printk("%s?%s?line?%d\n",?__FILE__,?__FUNCTION__,?__LINE__);
?return?0;
}

static?ssize_t?hello_proc_read(struct?file?*file,?char?__user?*buf,?size_t?size,?loff_t?*offset)
{
?int?err;
?printk("%s?%s?line?%d\n",?__FILE__,?__FUNCTION__,?__LINE__);
?err?=?copy_to_user(buf,?kernel_buf,?MIN(1024,?size));
?return?MIN(1024,?size);
}

static?ssize_t?hello_proc_write(struct?file?*file,?const?char?__user?*buf,?size_t?size,?loff_t?*offset)
{
?int?err;
?printk("%s?%s?line?%d\n",?__FILE__,?__FUNCTION__,?__LINE__);
?err?=?copy_from_user(kernel_buf,?buf,?MIN(1024,?size));
?return?MIN(1024,?size);
}

static?int?hello_proc_close(struct?inode?*node,?struct?file?*file)
{
?printk("%s?%s?line?%d\n",?__FILE__,?__FUNCTION__,?__LINE__);
?return?0;
}

static?const?struct?file_operations?hello_proc_operations?=?
{
?.owner??=?THIS_MODULE,
?.open??=?hello_proc_open,
?.read????=?hello_proc_read,
?.write???=?hello_proc_write,
?.release?=?hello_proc_close,
};

static?int?__init?hello_proc_init(void)
{
?proc_create("hello_proc",?0,?NULL,?&hello_proc_operations);
?return?0;
}

static?void?__exit?hello_proc_exit(void)
{
?remove_proc_entry("hello_proc",?NULL);
}

module_init(hello_proc_init);
module_exit(hello_proc_exit);
MODULE_DESCRIPTION("proc?test");
MODULE_LICENSE("GPL");

最上邊的那個例子中用了一個fs_initcall宏，這與module_init的底層是差不多相同的（有宏參數(shù)不一樣）：

① module_init -> _initcall ?-> ?device_initcall -> ?_define_initcall

② fs_initcall-> _define_initcall

為了方便，我們直接用module_init 。

Makefile文件：

左右滑動查看全部代碼>>>

KERN_DIR?=?/home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88

#??-C?表示將當(dāng)前的工作目錄切換到指定目錄中，M?表示模塊源碼目錄，?modules?表示編譯模塊
all:
?make?-C?$(KERN_DIR)?M=`pwd`?modules?

clean:
?make?-C?$(KERN_DIR)?M=`pwd`?modules?clean
?rm?-rf?modules.order

#?obj-m?表示將?proc_test.c?這個文件編譯為?proc_test.ko?模塊
obj-m?+=?proc_test.o

編譯：

傳到板子里測試：

可以看到，我們已經(jīng)成功地在proc中留下了一個hello_proc小腳印?？梢钥吹?，我們創(chuàng)建的基于/proc下的“驅(qū)動”與創(chuàng)建基于/dev下的真實的設(shè)備驅(qū)動的思路及套路是很相似的。這些都是屬于內(nèi)核的范疇，都是屬于內(nèi)核的東西，內(nèi)核把想給我們能直接使用的東西（文件）都放于/proc、/dev等目錄下，我們在應(yīng)用端就可以很方便地訪問這些文件開發(fā)我們的應(yīng)用。

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