利用proc 实现内核和用户态交换数据

http://www.cnblogs.com/ziziwu/archive/2011/10/20/2218975.html

最近写程序需要内核得到用户态的参数，比较苦逼幸福的是虽然ioctrl 用不了，可以用proc实现，proc文件系统提供了一种内核和用户态交互的方法。

proc文件系统的详细接口看<linux/proc_fs.h>

主要需要关注的是这几个函数：

struct proc_dir_entry *proc_mkdir(const char *name, struct proc_dir_entry *parent)struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *parent);void remove_proc_entry(const char *name, struct proc_dir_entry *parent);

 

函数 proc_mkdir用于在proc文件系统下创建文件夹， proc_mkdir的第一个参数是要创建的目录的名字，第二个参数是指向父目录结构的指针。需要注意一下几点：

1. 创建过程没有对于名字的检查，完全可以调用proc_mkdir 创建出一堆同样名字的文件（检查一下会死啊！）

2. 其实名字可以包含路径，例如“dev/new_proc”, 如果存在dev目录，函数会在dev目录下创建new_proc目录。

3. 如果第二个参数是NULL，会在根目录也就是/proc/目录下创建目录

函数的返回值就是 新创建目录对应的proc_dir_entry， 保存这个就可以用来在此目录下创建文件啦，其实，即使不保存，利用上面介绍的第二点性质也可以在目录下创建文件，而且删除目录只用知道路径就可以了~

 

函数create_proc_entry用来创建文件，mode 参数如果为NULL的话默认的文件访问权限是 755，其他的参数与proc_mkdir 类似

 

函数remove_proc_entry用来删除创建的目录或者文件，有意思的是，这个函数只需要知道名字和父目录就可以删除了。

 

说了这么多，怎么交换数据尼？

需要了解下proc_dir_entry 的结构了

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;struct inode_operations * proc_iops;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 deleted;/* delete flag */void *set;};

其他的参数可以忽略，这里需要注意的是两个成员变量：

read_proc 和 write_proc

这两个变量的类型如下：

typedefint (read_proc_t)(char *page, char **start, off_t off, int count, int *eof, void *data);typedefint (write_proc_t)(struct file *file, const char __user *buffer, unsigned long count, void *data);

 

对proc文件的读写操作，最终将转化为对read_proc和write_proc的调用。

看到这里明白了吧，只要在内核里注册proc文件，实现read_proc 和write_proc函数，然后设置proc_dir_entry对应成员变量的值，在用户态进行读写就可以和内核交互了

 

解释这两个函数的参数：

对于read_proc_t

1. 第一个参数：为啥叫page？答案就是如果对proc文件调用读操作，内核会分配一个页大小的缓冲区。如何输出大于一个页的数据呢，这得依赖于第二个和第三个参数了。

为了理解第二三个参数，回忆下与文件操作相关的系统调用：

int open(const char *pathname, int flags);off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

对于proc文件，一次read操作最多只能读取一个page的数据，如果需要读取大于一个页的数据需要保存read的返回值，然后使用lseek设定offset，然后再次调用read。回到参数的说明：

2. start和off参数：off对应于lseek里面的offset（lseek whence为SEEK_END，offset为负 的情况下，传进来的off为零，具体原因待考古）。

如果不设置*start的值，off的取值只能在[0, count - 1]之间,且能够读取的数据大小为：count - off。可以理解系统拷贝了 [page + off, page+count - 1]之间的数据到用户的buffer里。如果off的取值超出范围，read将读不到数据。

如果设置了*start的值，系统认为*start指向的地址就是off指定的地址，off的值会被忽略，系统会拷贝[start， start+count-1]之间的数据到用户空间。当然我们在实现start地址的定位时，可能会需要off的值。

3. count 参数与read中的count一致

4. eof参数，设置了这个参数表明不想再提供数据了，神马意思呢？

如果不设置这个参数，对于上面说的start为空的情况，read_proc返回后，系统如果发现 （count - off） < count 会接着下发写请求，读取off大小的数据。

例如：有这样的读取操作：

lseek(fd, 2, SEEK_SET); read(fd, buff_r, 30)

第一次调用read_proc, off=2, count=30, 由于我们没有设置start的值，将读取28字节的数据，由于没有设置*eof, 系统会再次下发read_proc

第二次调用read_proc, off=30, count=2, 在参数start的说明里提到，对于这个调用，系统默认读不到数据（怨念啊，为啥要下发）

于是read返回28

如果设置了这个参数就不会有第二次的下发了。

5. data参数，这个是给驱动程序预留的参数。

对于write_proc函数，参数是很简单的，需要说明的只有一点，就是write_proc的第二个参数buffer是用户态的地址，需要用copy_from_user从用户态把数据拷到内核态的缓冲区里。