linux内核中打开文件及属性控制

来源：互联网发布：mac pages删除空白页编辑：程序博客网时间：2024/06/08 02:38

共两篇文章：还可以参考linux那些事linx_sysfs

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#include <linux/fs.h>
#include <linux/path.h>
#include <linux/dcache.h>
#include <linux/fdtable.h>

pfile->f_path.dentry;

file_dentry->d_inode->i_uid

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首先分析一下sys_read系统调用(内核版本为2.6.19.4)。

源代码如下(摘自fs/read_write.c)

[c-sharp] viewplaincopy

SYSCALL_DEFINE3(read, unsigned int, fd, char __user *, buf, size_t, count)
{
struct file *file;
ssize_t ret = -EBADF;
int fput_needed;
file = fget_light(fd, &fput_needed);
if (file) {
loff_t pos = file_pos_read(file);
ret = vfs_read(file, buf, count, &pos);
file_pos_write(file, pos);
fput_light(file, fput_needed);
}
return ret;
}

这里用到了fget_light()，file_pos_read()，vfs_read()，file_pos_write()，fput_light()。

file_pos_read()和file_pos_write()（均位于fs/read_write.c）用来读取当前文件指针(即当前文件操作的位置)

fget_light()和fput_light()（位于fs/file_table.c和include/linux/file.h）必须是成对出现的！fget_light在当前进程的structfiles_struct中根据所谓的用户空间文件描述符fd来获取文件描述符。另外，根据当前fs_struct是否被多各进程共享来判断是否需要对文件描述符进行加锁，并将加锁结果存到一个int中返回， fput_light则根据该结果来判断是否需要对文件描述符解锁
vfs_read()（位于fs/read_write.c）调用具体文件系统的read函数来完成读操作，代码如下：

[cpp] viewplaincopy

ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
ssize_t ret;
if (!(file->f_mode & FMODE_READ))
return -EBADF;
if (!file->f_op || (!file->f_op->read && !file->f_op->aio_read))
return -EINVAL;
if (unlikely(!access_ok(VERIFY_WRITE, buf, count)))
return -EFAULT;
ret = rw_verify_area(READ, file, pos, count);
if (ret >= 0) {
count = ret;
if (file->f_op->read)
ret = file->f_op->read(file, buf, count, pos);
else
ret = do_sync_read(file, buf, count, pos);
if (ret > 0) {
fsnotify_access(file->f_path.dentry);
add_rchar(current, ret);
}
inc_syscr(current);
}
return ret;
}

通过源码可以看出，内核中无法直接使用sys_read()来进行文件操作，因为sys_read()总会在当前进程的structfiles_struct中查找文件。

（除非内核想对当前进程打开的某个文件进行操作，不知道这种情况是否存在）

内核可以使用vfs_read()来进行文件操作，一个例子如下

[cpp] viewplaincopy

ssize_t nread;
loff_t pos;
mm_segment_t old_fs;
struct file *file=NULL;
old_fs = get_fs();
set_fs(KERNEL_DS);
file = filp_open("filename", O_RDONLY, 0);
if(IS_ERR(file))
{
printk(KERN_INFO"filp open error/n");
set_fs(old_fs);
return -1;
}
else
printk(KERN_INFO"filp open succeeded/n");
pos=0;
nread = vfs_read(file, (char __user *)buffer, len, &pos);
if(nread < 0)
printk(KERN_INFO"vfs_read failed!/n");
else if(nread < len)
printk(KERN_INFO"vfs_read PART data/n");
else
printk(KERN_INFO"vfs_read succeeded/n");
if(file)filp_close(file, NULL);
set_fs(old_fs);

主要区别就是在操作前调用set_fs()（位于arch/x86/boot/boot.h）将当前fs段寄存器设为KERNEL_DS,在完成后再调用该函数将fs段寄存器设为原来的值，这样做的原因尚不明，希望高手指点。

问题：

1.内核中atomic_read()加锁是怎么进行的

2.还可调用kernel_read()（位于fs/exec.c，在include/linux/fs.h中声明）来直接读文件，该函数中完成了fs段期存期的保存，但找不到对应的kernel_write()函数

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有时候需要在Linux kernel－－大多是在需要调试的驱动程序－－中读写文件数据。在kernel中操作文件没有标准库可用，需要利用kernel的一些函数，这些函数主要有： filp_open() filp_close(), vfs_read() vfs_write()，set_fs()，get_fs()等，这些函数在linux/fs.h和asm/uaccess.h头文件中声明。下面介绍主要步骤

　　1. 打开文件

　　filp_open()在kernel中可以打开文件，其原形如下：

　　strcut file* filp_open(const char* filename, int open_mode, int mode);

　　该函数返回strcut file*结构指针，供后继函数操作使用，该返回值用IS＿ERR（）来检验其有效性。

　　参数说明

　　filename：表明要打开或创建文件的名称（包括路径部分）。在内核中打开的文件时需要注意打开的时机，很容易出现需要打开文件的驱动很早就加载并打开文件，但需要打开的文件所在设备还不有挂载到文件系统中，而导致打开失败。

　　open_mode：文件的打开方式，其取值与标准库中的open相应参数类似，可以取O_CREAT,O_RDWR,O_RDONLY等。

　　mode：创建文件时使用，设置创建文件的读写权限，其它情况可以匆略设为0

　　2. 读写文件

　　kernel中文件的读写操作可以使用vfs_read()和vfs_write，在使用这两个函数前需要说明一下get_fs()和 set_fs()这两个函数。

　　vfs_read() vfs_write()两函数的原形如下：

　　ssize_t vfs_read(struct file* filp, char __user* buffer, size_t len, loff_t* pos);

　　ssize_t vfs_write(struct file* filp, const char __user* buffer, size_t len, loff_t* pos);

　　注意这两个函数的第二个参数buffer，前面都有__user修饰符，这就要求这两个buffer指针都应该指向用空的内存，如果对该参数传递kernel空间的指针，这两个函数都会返回失败-EFAULT。但在Kernel中，我们一般不容易生成用户空间的指针，或者不方便独立使用用户空间内存。要使这两个读写函数使用kernel空间的buffer指针也能正确工作，需要使用set_fs()函数或宏（set_fs()可能是宏定义），如果为函数，其原形如下：

　　void set_fs(mm_segment_t fs);

　　该函数的作用是改变kernel对内存地址检查的处理方式，其实该函数的参数fs只有两个取值：USER＿DS，KERNEL＿DS，分别代表用户空间和内核空间，默认情况下，kernel取值为USER_DS，即对用户空间地址检查并做变换。那么要在这种对内存地址做检查变换的函数中使用内核空间地址，就需要使用set_fs(KERNEL_DS)进行设置。get_fs()一般也可能是宏定义，它的作用是取得当前的设置，这两个函数的一般用法为：

　　mm_segment_t old_fs;

　　old_fs = get_fs();

　　set_fs(KERNEL_DS);

　　...... //与内存有关的操作

　　set_fs(old_fs);

　　还有一些其它的内核函数也有用__user修饰的参数，在kernel中需要用kernel空间的内存代替时，都可以使用类似办法。

　　使用vfs_read()和vfs_write()最后需要注意的一点是最后的参数loff_t * pos，pos所指向的值要初始化，表明从文件的什么地方开始读写。

　　3. 关闭读写文件

　　int filp_close(struct file*filp, fl_owner_t id);

　　该函数的使用很简单，第二个参数一般传递NULL值，也有用current->files作为实参的。

　　使用以上函数的其它注意点：

　　1. 其实Linux Kernel组成员不赞成在kernel中独立的读写文件（这样做可能会影响到策略和安全问题），对内核需要的文件内容，最好由应用层配合完成。

　　2. 在可加载的kernel module中使用这种方式读写文件可能使模块加载失败，原因是内核可能没有EXPORT你所需要的所有这些函数。

　　3. 分析以上某些函数的参数可以看出，这些函数的正确运行需要依赖于进程环境，因此，有些函数不能在中断的handle或Kernel中不属于任可进程的代码中执行，否则可能出现崩溃，要避免这种情况发生，可以在kernel中创建内核线程，将这些函数放在线程环境下执行(创建内核线程的方式请参数kernel_thread()函数）。

linux内核中打开文件 及属性控制

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