在Linux驱动中使用proc子系统

背景

proc文件系统是个简单有用的东东：驱动创建一个proc虚拟文件，应用层通过读写该文件，即可实现与内核的交互。

本文适用于3.10以后的内核，v3.10以前的内核调用create_proc_entry。

参考：

创建proc目录

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

描述：创建proc目录。

参数解析：

name就是要创建的文件夹名称。
parent是要创建节点的父节点。也就是要在哪个文件夹之下创建新文件夹，需要将那个文件夹的proc_dir_entry传入。

如果是在/proc目录下创建文件夹，则parent为NULL。

例如：

struct proc_dir_entry *mytest_dir = proc_mkdir("mytest", NULL);

创建proc文件

创建方法是调用以下函数：

static inline struct proc_dir_entry *proc_create(const char *name, mode_t mode,
                                                 struct proc_dir_entry *parent, 
                                                 const struct file_operations *proc_fops);

描述：在/proc中创建文件节点。

参数解析：

name就是要创建的文件名。
mode是文件的访问权限，以UGO的模式表示。
parent，参考proc_mkdir
proc_fops：该文件的操作函数。

例如：

#if 0
struct proc_dir_entry *mytest_dir = proc_mkdir("mytest", NULL);
struct proc_dir_entry *mytest_file = proc_create("mytest", 0x0644, mytest_dir, mytest_proc_fops);
#else
struct proc_dir_entry *mytest_file = proc_create("mytest/mytest", 0x0644, NULL, mytest_proc_fops);
#endif

文件操作符

接下来看看mytest_proc_fops的定义。以seq_和single_为前缀的函数都是kernel中现成的。

static const struct file_operations mytest_proc_fops = {
    .open  = mytest_proc_open,
    .read  = seq_read,
    .write  = mytest_proc_write,
    .llseek  = seq_lseek,
    .release = single_release,
};

open

在mytest_proc_open函数中，只需要调用single_open函数，并传入一个show函数即可。

例如：

static int mytest_proc_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    return single_open(file, mytest_proc_show, inode->i_private);
}

内核参考文档（Documentationfilesystemsseq_file.txt）是这么说的：

关于single_开头的函数，有以下说明：

The extra-simple version

For extremely simple virtual files, there is an even easier interface.  A
module can define only the show() function, which should create all the
output that the virtual file will contain. The file's open() method then
calls:

 int single_open(struct file *file,
                 int (*show)(struct seq_file *m, void *p),
                 void *data);

When output time comes, the show() function will be called once. The data
value given to single_open() can be found in the private field of the
seq_file structure. When using single_open(), the programmer should use
single_release() instead of seq_release() in the file_operations structure
to avoid a memory leak.

data参数

其中第三个参数，也就是single_open的data参数。关于这个参数，内核中有些地方传入的NULL，有些地方传入的inode->i_private，也有传入其他值的。

来看看data在single_open函数中如何被使用的：

if (!res)
    ((struct seq_file *)file->private_data)->private = data;

这与前面的英文说明一致，data是seq_file结构体的private成员。

那么data如何真正被使用的呢？

发现show函数的第一个参数为seq_file类型，在show函数中，可以将seq_file的private成员转换成对应的类型进行使用。

show参数

下面来看看mytest_proc_show函数如何实现。

传递给single_open的show函数指针，将在proc file输出时被调用。

例如，cat /proc/mytest/mytest时，mytest_proc_show函数将会被调用。

假设我们的mytest只是记录了一个标志，内核中会根据该标准执行不同的操作。

来看看mytest_proc_show的实现：

static int task_lifecycle_proc_show(struct seq_file *seq, void *v)
{
    seq_puts(seq, mytest_flag ? "true
" : "false
");

    return 0;        
}

write

接下来再看看mytest_proc_write函数的实现。

顾名思义，mytest_proc_write函数会在写mytest文件时被调用。

功能就是记录写入数据到mytest文件。

static ssize_t task_lifecycle_proc_write(struct file *file, const char __user *buffer,
                                         size_t count, loff_t *pos)
{
    char mode;

    if (count > 0) {
        if (get_user(mode, buffer))
            return -EFAULT;

        mytest_flag = (mode != '0');
    }

    return count;
}

至此，proc文件创建完毕。

通过读写mytest文件，即可实现对mytest_flag的控制。

例子

驱动

/*************************
 * 使用seq_file接口实现可读写的proc文件
 * 功能同proc_test02.c
 * Author: jx
 * Date: 2014-08-08
 *************************/
#include <linux/module.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/slab.h>

static char *str = NULL;

/*********************
 * seq_operations->show
 * 必须返回0，否则什么也显示不出来
 *********************/
static int 
    my_proc_show(struct seq_file *m, void *v)
{
    seq_printf(m, "current kernel time is %ld
", jiffies);
    seq_printf(m, "str is %s
", str);

    return 0;
}

/***********************
 * file_operations->open
 ***********************/
static int 
    my_proc_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    return single_open(file, my_proc_show, NULL);
}

/************************
 * file_operations->write
 ************************/
static ssize_t 
    my_proc_write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    char *tmp = kzalloc((count+1), GFP_KERNEL);
    if (!tmp)
        return -ENOMEM;

    if (copy_from_user(tmp,buffer,count)) {
        kfree(tmp);
        return -EFAULT;
    }

    kfree(str);
    str = tmp;

    return count;
}

static struct file_operations my_fops = {
    .owner	= THIS_MODULE,
    .open	= my_proc_open,
    .release = single_release,
    .read	= seq_read,
    .llseek	= seq_lseek,
    .write 	= my_proc_write,
};

static int __init my_init(void)
{
    struct proc_dir_entry* file;

    //创建proc文件并关联file_operations
    file = proc_create("abc_rw", 0644, NULL, &my_fops);
    if (!file)
        return -ENOMEM;

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void)
{
    remove_proc_entry("abc_rw", NULL);
    kfree(str);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);

MODULE_AUTHOR("JX");
MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

用于本地机器调试验证使用。

obj-m :=proc.o
# For Ubuntu
KERNEL := /lib/modules/`uname -r`/build
#KERNEL := /lib/modules/`uname -r`/kernel
 
all:
    make -C $(KERNEL) M=`pwd` modules
install:
    make -C $(KERNEL) M=`pwd` modules_install
    depmod -A
clean:
    make -C $(KERNEL) M=`pwd` clean

如果说我的文章对你有用，只不过是我站在巨人的肩膀上再继续努力罢了。
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