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Chinaunix

標(biāo)題: proc文件系統(tǒng)剖析 [打印本頁]

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-12 15:44
標(biāo)題: proc文件系統(tǒng)剖析
Proc file system
dreamice.jiang@gmail.com
1、重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
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、創(chuàng)建函數(shù)：
struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode,
struct proc_dir_entry *parent);
name: 要?jiǎng)?chuàng)建的文件名稱；
mode: 該文件的保護(hù)掩碼；
parent: 確定文件所在目錄，如果置NULL，則位置為/proc下。

3、讀proc：
int read_proc(char *page, char **start, off_t off,
   int count, int *eof, void *data);
page：指示用來寫入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)；
off和count：與read函數(shù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)相同；
start和eof：用于讀取大于1個(gè)page數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)現(xiàn)。

4、寫proc：
int write_proc(struct file *file, const char __user *buffer,
   unsigned long count, void *data);
filp 參數(shù)實(shí)際上是一個(gè)打開文件結(jié)構(gòu)（可以忽略這個(gè)參數(shù)）。Buffer 參數(shù)是用戶空間要寫入的數(shù)據(jù)。緩沖區(qū)地址實(shí)際上是一個(gè)用戶空間的緩沖區(qū)，不能直接讀取它。len 參數(shù)定義了在 buffer 中有多少數(shù)據(jù)要被寫入。data 參數(shù)是一個(gè)指向私有數(shù)據(jù)的指針。

5、實(shí)現(xiàn)一個(gè)proc文件
（1）調(diào)用create_proc_entry創(chuàng)建一個(gè)struct proc_dir_entry，作為一個(gè)全局量。
（2）對(duì)創(chuàng)建的struct proc_dir_entry進(jìn)行賦值：read_proc，mode，owner，size，write_proc等等。
示例：
proc_hello.c
#include <linux/module.h> /* Specifically, a module */
#include <linux/kernel.h> /* We're doing kernel work */
#include <linux/proc_fs.h> /* 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

本示例只實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的讀proc操作。
編譯后，執(zhí)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

為什么在調(diào)用cat /proc/ helloworld后，會(huì)看到procfile_read被執(zhí)行了三次，且只有第一次讀到了數(shù)據(jù)？
因?yàn)橥ǔat，dd等，都是通過標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)往往會(huì)多次調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用來讀寫數(shù)據(jù)，所以我們看到調(diào)用了3次。具體cat以及dd等調(diào)用一次，讀取或?qū)憯?shù)據(jù)大小，這個(gè)需要具體查證一下。
我寫了一個(gè)test程序，來驗(yàn)證這個(gè)多次讀操作不是在系統(tǒng)調(diào)用里面實(shí)現(xiàn)的：
test.c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#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);
}

編譯：
# gcc test.c –o test
加載模塊后，執(zhí)行
# ./test
然后，執(zhí)行：
# dmesg
  procfile_read (/proc/helloworld) called
offset <= 0
確實(shí)只執(zhí)行了一次，這說明多次調(diào)用procfile_read是在系統(tǒng)之上做的。
6、注意點(diǎn)
（1）切記不能訪問已經(jīng)卸載的一個(gè)proc文件，否則會(huì)導(dǎo)致kernel panic；
（2）注意不要?jiǎng)h除正在調(diào)用的問proc文件。因?yàn)槲募娜肟陧?xiàng)不存在關(guān)聯(lián)的作者，文件的調(diào)用也并沒有作用到模塊的引用計(jì)數(shù)上；
（3）勿注冊兩個(gè)同名的proc文件，這樣將導(dǎo)致入口項(xiàng)無法區(qū)分。

以上這些都是proc文件的缺點(diǎn)，也是使用時(shí)必須注意的地方。所以，現(xiàn)在推薦使用seq_file 和sys_fs。

proc.pdf

73.55 KB, 下載次數(shù): 1456

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-12 15:46
具體proc的介紹我就不說了，到處都可以查到。
上面我也說到了與歌德巴赫兄討論的系統(tǒng)調(diào)用與標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)之間的差異。

作者: Godbach 時(shí)間: 2008-11-12 15:55
剖析的很好啊�，F(xiàn)在很多時(shí)候做模塊開發(fā)還是離不開proc文件的。

作者: Godbach 時(shí)間: 2008-11-12 15:57
dreamice兄什么時(shí)候也研究一下sysfs，寫個(gè)例程讓大家學(xué)習(xí)一下啊。LDD3中比較推薦使用這個(gè)。

作者: Godbach 時(shí)間: 2008-11-12 16:01
dreamice兄是不是以前學(xué)習(xí)的過程中都做了很多總結(jié)，寫成文章了啊。最近一下子這么多精華的文章，真是讓兄弟應(yīng)接不暇啊。

贊一個(gè)！

作者: llbox 時(shí)間: 2008-11-12 16:08
awesome

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-12 16:13

原帖由 Godbach 于 2008-11-12 16:01 發(fā)表
dreamice兄是不是以前學(xué)習(xí)的過程中都做了很多總結(jié)，寫成文章了啊。最近一下子這么多精華的文章，真是讓兄弟應(yīng)接不暇啊。

贊一個(gè)！

沒有，今天剛寫好就拿出來分享了，我這個(gè)人是藏不住東西的，呵呵。
爭取明天分析個(gè)seq_file，sysfs稍后再說，呵呵。多謝支持。

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-12 16:17
呵呵，你可以給我加分啊，權(quán)限真大，哈哈

作者: Godbach 時(shí)間: 2008-11-12 17:32

原帖由 dreamice 于 2008-11-12 16:17 發(fā)表
呵呵，你可以給我加分啊，權(quán)限真大，哈哈

呵呵，好像是積分達(dá)到一定程度就可以給被人加分減分。我頭一次使用，呵呵。

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-12 17:50

原帖由 Godbach 于 2008-11-12 17:32 發(fā)表

呵呵，好像是積分達(dá)到一定程度就可以給被人加分減分。我頭一次使用，呵呵。

你的處女分都給我了啊

作者: Godbach 時(shí)間: 2008-11-12 19:38

原帖由 dreamice 于 2008-11-12 17:50 發(fā)表

你的處女分都給我了啊

偶的第一次啊。。。。

作者: changzi100 時(shí)間: 2008-11-12 19:57
使勁看！

作者: scutan 時(shí)間: 2008-11-12 21:00

原帖由 Godbach 于 2008-11-12 15:57 發(fā)表
dreamice兄什么時(shí)候也研究一下sysfs，寫個(gè)例程讓大家學(xué)習(xí)一下啊。LDD3中比較推薦使用這個(gè)。

那本深入理解linux網(wǎng)絡(luò)內(nèi)幕中好像講了一點(diǎn)sysfs的東西.

頂樓主.

作者: scutan 時(shí)間: 2008-11-12 21:01

原帖由 Godbach 于 2008-11-12 15:57 發(fā)表
dreamice兄什么時(shí)候也研究一下sysfs，寫個(gè)例程讓大家學(xué)習(xí)一下啊。LDD3中比較推薦使用這個(gè)。

那本深入理解linux網(wǎng)絡(luò)內(nèi)幕中好像講了一點(diǎn)sysfs的東西.

頂樓主.

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-12 21:29

原帖由 scutan 于 2008-11-12 21:01 發(fā)表

那本深入理解linux網(wǎng)絡(luò)內(nèi)幕中好像講了一點(diǎn)sysfs的東西.

頂樓主.

我去看一下，多謝提醒！

作者: xuxd32 時(shí)間: 2008-11-12 21:40
提示: 作者被禁止或刪除內(nèi)容自動(dòng)屏蔽

作者: sharpshootor 時(shí)間: 2008-11-13 08:50
好東西，先存起來

作者: luo118 時(shí)間: 2008-11-13 13:41
dreamice兄有沒有容易了解D架，偶、對(duì)內(nèi)核方面還不懂

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-13 13:43

原帖由 luo118 于 2008-11-13 13:41 發(fā)表
dreamice兄有沒有容易了解D架，偶、對(duì)內(nèi)核方面還不懂

D架???是什么東西

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-13 13:47
我不知道你得基礎(chǔ)怎樣，C語言基礎(chǔ)很重要，操作系統(tǒng)的概念最好能熟悉，這些事基礎(chǔ)知識(shí)；
其次，你得熟悉linux的系統(tǒng)操作吧，一些常用的指令；
然后，就是結(jié)合一些書來實(shí)踐了。應(yīng)用程序的APUE2；內(nèi)核入門的我建議看LKD，接著看情景分析和ULK；
驅(qū)動(dòng)的話，就看LDD3。這些都懂了，我覺得就是牛人了，至少我現(xiàn)在還沒看完，呵呵。

作者: luo118 時(shí)間: 2008-11-13 13:55

原帖由 dreamice 于 2008-11-13 13:47 發(fā)表
我不知道你得基礎(chǔ)怎樣，C語言基礎(chǔ)很重要，操作系統(tǒng)的概念最好能熟悉，這些事基礎(chǔ)知識(shí)；
其次，你得熟悉linux的系統(tǒng)操作吧，一些常用的指令；
然后，就是結(jié)合一些書來實(shí)踐了。應(yīng)用程序的APUE2；內(nèi)核入門的我建 ...

C語言基礎(chǔ) 現(xiàn)在學(xué)校學(xué)過，不現(xiàn)好少用，基本語法還記得一些

操作系統(tǒng)的概念最好能熟悉，這些事基礎(chǔ)知識(shí)；
其次，你得熟悉linux的系統(tǒng)操作吧，一些常用的指令

這些不是問題，偶自已認(rèn)為這些應(yīng)比較熟了。是進(jìn)攻內(nèi)核過時(shí)候了

APUE2 LKD EN 太多了好多偶看不明白，即使用輕件翻譯，偶EN不好，托累了學(xué)習(xí)水平提高。

有本LKD 中文版就好了，

[ 本帖最后由 luo118 于 2008-11-13 14:00 編輯 ]

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-13 14:06

原帖由 luo118 于 2008-11-13 13:55 發(fā)表

C語言基礎(chǔ) 現(xiàn)在學(xué)校學(xué)過，不現(xiàn)好少用，基本語法還記得一些

操作系統(tǒng)的概念最好能熟悉，這些事基礎(chǔ)知識(shí)；
其次，你得熟悉linux的系統(tǒng)操作吧，一些常用的指令

這些不是問題，偶自已認(rèn)為這些應(yīng)比較熟了 ...

這些書都有中文版的，問題不大

作者: luo118 時(shí)間: 2008-11-13 14:14
標(biāo)題: 回復(fù) #22 dreamice 的帖子
我在google 中沒找到啊，BZ 如果有的send 比我OK？

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-13 14:21

原帖由 luo118 于 2008-11-13 14:14 發(fā)表
我在google 中沒找到啊，BZ 如果有的send 比我OK？

買紙版的吧，又不貴。

作者: luo118 時(shí)間: 2008-11-13 14:42
標(biāo)題: 回復(fù) #24 dreamice 的帖子
OK 晚上去書城看看，

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-13 14:50
標(biāo)題: 回復(fù) #25 luo118 的帖子
加油，前途是光明的，道路是曲折的

作者: luo118 時(shí)間: 2008-11-13 15:19
謝謝BZ 支持

作者: ubuntuer 時(shí)間: 2008-11-13 19:41
頂LZ
頂Godbach的第一次

作者: kns1024wh 時(shí)間: 2008-11-13 20:15
標(biāo)題: 回復(fù) #1 dreamice 的帖子
還是好好學(xué)習(xí)一下的

作者: victorgreat 時(shí)間: 2008-11-14 15:16
支持!

作者: yizuwei520 時(shí)間: 2008-11-14 16:40
BZ我在學(xué)習(xí)linux系統(tǒng)管理，電腦安裝的是FC8,請(qǐng)問我需要掌握什么才能做一名優(yōu)秀的系統(tǒng)管理員呢？

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-14 17:24

原帖由 yizuwei520 于 2008-11-14 16:40 發(fā)表
BZ我在學(xué)習(xí)linux系統(tǒng)管理，電腦安裝的是FC8,請(qǐng)問我需要掌握什么才能做一名優(yōu)秀的系統(tǒng)管理員呢？

我對(duì)系統(tǒng)管理這一塊不是很熟悉，我知道好像紅帽什么的有類似的認(rèn)真考試
建議你可以關(guān)注一下，呵呵

作者: llzzccc 時(shí)間: 2008-11-15 00:30
標(biāo)題: 回復(fù) #31 yizuwei520 的帖子
系統(tǒng)管理員一定要學(xué)習(xí)bash語言。而且要非常熟練的寫bash腳本。

作者: yizuwei520 時(shí)間: 2008-11-15 19:57
標(biāo)題: 回復(fù) #33 llzzccc 的帖子
原來是這樣啊，難怪我在學(xué)習(xí)過程中，看到書上老有什么腳本之類的詞。學(xué)習(xí)了

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-15 21:13
標(biāo)題: 回復(fù) #34 yizuwei520 的帖子
是這樣的，一定要非常精通腳本語言。

作者: yizuwei520 時(shí)間: 2008-11-20 14:37
標(biāo)題: 回復(fù) #35 dreamice 的帖子
BZ我去看了有關(guān)寫腳本的版塊了，好像大家對(duì)python,perl有好評(píng)，你覺得我是先學(xué)bash還是python呢？

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-20 15:38

原帖由 yizuwei520 于 2008-11-20 14:37 發(fā)表
BZ我去看了有關(guān)寫腳本的版塊了，好像大家對(duì)python,perl有好評(píng)，你覺得我是先學(xué)bash還是python呢？

腳本語言總體來說是比較類似的，只是在特定應(yīng)用各有所長，可能正則表達(dá)式在腳本語言中是最難理解的。

作者: yizuwei520 時(shí)間: 2008-11-20 16:05
標(biāo)題: 回復(fù) #37 dreamice 的帖子
正則表達(dá)式確實(shí)很抽象，php里面也有正則表達(dá)式，python里面也有類似，我是決定努力把linux系統(tǒng)學(xué)下去的，不想放棄！

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-20 16:11

原帖由 yizuwei520 于 2008-11-20 16:05 發(fā)表
正則表達(dá)式確實(shí)很抽象，php里面也有正則表達(dá)式，python里面也有類似，我是決定努力把linux系統(tǒng)學(xué)下去的，不想放棄！

其實(shí)說的籠統(tǒng)一點(diǎn)，php，python，perl這些都可以統(tǒng)歸為腳本語言。呵呵，這是我個(gè)人看法。

作者: eveson 時(shí)間: 2008-11-20 17:46
同意。

作者: zlwww1227 時(shí)間: 2008-11-21 11:42
提示: 作者被禁止或刪除內(nèi)容自動(dòng)屏蔽

作者: snow888 時(shí)間: 2008-11-22 13:35
標(biāo)題: 回復(fù) #26 dreamice 的帖子
你就可勁兒忽悠吧。

上了賊船，要下船就不容易了。

到現(xiàn)在，內(nèi)核場景還沒看完呢。

那玩意兒入門容易，深入難啊。

作者: dreamice 時(shí)間: 2008-11-22 18:18
標(biāo)題: 回復(fù) #42 snow888 的帖子
不知道兄弟這個(gè)回復(fù)是什么意思

作者: _LoveLinux 時(shí)間: 2008-11-22 22:26
支持一下版主！可惜現(xiàn)在還沒有學(xué)到文件系統(tǒng)，先收藏了，希望到時(shí)候可以用的上！

作者: 打死也不說2009 時(shí)間: 2010-09-14 22:41
我查源代碼 proc_dir_entry 中少了很多項(xiàng)，比如owner等為什么阿呵呵！

作者: dreamice 時(shí)間: 2010-09-15 13:59

我查源代碼 proc_dir_entry 中少了很多項(xiàng)，比如owner等為什么阿呵呵！
打死也不說2009 發(fā)表于 2010-09-14 22:41

版本遷移變化，很多結(jié)構(gòu)體成員和API都有變化，這個(gè)是正常的。
所以，跟蹤linux內(nèi)核也是比較繁瑣的事情

作者: 98189 時(shí)間: 2010-09-19 21:19
收藏了

作者: tetjasontrip 時(shí)間: 2011-02-12 16:27
kan ka n

作者: zyfriend2004 時(shí)間: 2011-07-12 23:09
很不錯(cuò)的一篇文章

作者: zjsx133 時(shí)間: 2011-09-08 13:45
謝了，正需要

作者: zachary027 時(shí)間: 2011-09-28 16:31
請(qǐng)問大大么，在linux內(nèi)核態(tài)獲得cpu寄存器的值的方法有哪些？？

作者: zachary027 時(shí)間: 2011-09-28 16:35
回復(fù) 43# dreamice

dreamice，如果我想通過proc文件系統(tǒng)打印cpu寄存器的值，有沒有什么方法么？

作者: dreamice 時(shí)間: 2011-09-28 17:46
打印寄存器，恐怕沒辦法。我不知道你打印寄存器有什么用途，寄存器的值每個(gè)時(shí)刻都在變化的，尤其是通用寄存器。

作者: 伊人鵬 時(shí)間: 2011-09-28 23:20
真的很好！�。�！

作者: dreamice 時(shí)間: 2011-09-30 12:36

回復(fù) dreamice

dreamice，如果我想通過proc文件系統(tǒng)打印cpu寄存器的值，有沒有什么方法么？
zachary027 發(fā)表于 2011-09-28 16:35

我昨天查了一下，你可以考慮用kprobe的方式，打印你想要的信息。詳細(xì)可以參考內(nèi)核源碼document下的相關(guān)說明。

作者: jjwjzj 時(shí)間: 2014-02-23 13:03
回復(fù) 2# dreamice

分析很清晰，學(xué)習(xí)了

作者: 電子學(xué)習(xí)員 時(shí)間: 2014-02-24 10:52
贊一個(gè)！很好哦

作者: yiltoncent 時(shí)間: 2018-02-12 11:18
最近在看proc文件系統(tǒng)，能不能講一講proc文件系統(tǒng)的演變情況，如proc_dir_entry在后面的內(nèi)核版本中去掉了*read_proc和*write_proc指針，也采用了seq_file機(jī)制，這一系列變化的根源是什么，是從何考慮的。相信了解這些變遷歷史能夠讓我們對(duì)于linux內(nèi)核有更深的理解。

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