How to read/write files within a Linux kernel module?

You should be aware that that you should avoid file I/O when possible. The main idea is to go "one level deeper" and call VFS level functions instead of the syscall handler directly:

Includes:

#include <linux/fs.h>#include <asm/segment.h>#include <asm/uaccess.h>#include <linux/buffer_head.h>

Opening a file (similar to open):

struct file* file_open(const char* path, int flags, int rights) {    struct file* filp = NULL;    mm_segment_t oldfs;    int err = 0;    oldfs = get_fs();    set_fs(get_ds());    filp = filp_open(path, flags, rights);    set_fs(oldfs);    if(IS_ERR(filp)) {        err = PTR_ERR(filp);        return NULL;    }    return filp;}

Close a file (similar to close):

void file_close(struct file* file) {    filp_close(file, NULL);}

Reading data from a file (similar to pread):

int file_read(struct file* file, unsigned long long offset, unsigned char* data, unsigned int size) {    mm_segment_t oldfs;    int ret;    oldfs = get_fs();    set_fs(get_ds());    ret = vfs_read(file, data, size, &offset);    set_fs(oldfs);    return ret;}   

Writing data to a file (similar to pwrite):

int file_write(struct file* file, unsigned long long offset, unsigned char* data, unsigned int size) {    mm_segment_t oldfs;    int ret;    oldfs = get_fs();    set_fs(get_ds());    ret = vfs_write(file, data, size, &offset);    set_fs(oldfs);    return ret;}

Syncing changes a file (similar to fsync):

int file_sync(struct file* file) {    vfs_fsync(file, 0);    return 0;}

[Edit] Originally, I proposed using file_fsync, which is gone in newer kernel versions. Thanks to the poor guy suggesting the change, but whose change was rejected. The edit was rejected before I could review it.

在VFS的支持下，用户态进程读写任何类型的文件系统都可以使用read和write着两个系统调用，但是在linux内核中没有这样的系统调用我们如何操作文件呢？我们知道read和write在进入内核态之后，实际执行的是sys_read和sys_write，但是查看内核源代码，发现这些操作文件的函数都没有导出(使用EXPORT_SYMBOL导出)，也就是说在内核模块中是不能使用的，那如何是好？

通过查看sys_open的源码我们发现，其主要使用了do_filp_open()函数，该函数在fs/namei.c中，而在改文件中，filp_open函数也是调用了do_filp_open函数，并且接口和sys_open函数极为相似，调用参数也和sys_open一样，并且使用EXPORT_SYMBOL导出了，所以我们猜想该函数可以打开文件，功能和open一样。使用同样的查找方法，我们找出了一组在内核中操作文件的函数，如下：

功能函数原型打开文件struct file *filp_open(const char *filename,int flags, int mode)读取文件ssize_t vfs_read(struct file *file,char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)写文件ssize_t vfs_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *pos)关闭文件int filp_close(struct file *filp, fl_owner_t id)

 

我们注意到在vfs_read和vfs_write函数中，其参数buf指向的用户空间的内存地址，如果我们直接使用内核空间的指针，则会返回-EFALUT。所以我们需要使用
set_fs()和get_fs()宏来改变内核对内存地址检查的处理方式，所以在内核空间对文件的读写流程为：

1. mm_segment_tfs = get_fs();
2. set_fs(KERNEL_FS);
3. //vfs_write();
4. vfs_read();
5. set_fs(fs);

下面为一个在内核中对文件操作的例子：

1. #include <linux/module.h>
2. #include <linux/init.h>
3. #include <linux/fs.h>
4. #include <linux/uaccess.h>
5. static charbuf[] ="你好";
6. static charbuf1[10];
7.  
8. int __inithello_init(void)
9. {
10.     struct file *fp;
11.     mm_segment_t fs;
12.     loff_t pos;
13.     printk("hello enter/n");
14.     fp =filp_open("/home/niutao/kernel_file",O_RDWR | O_CREAT,0644);
15.     if (IS_ERR(fp)){
16.         printk("create file error/n");
17.         return -1;
18.     }
19.     fs =get_fs();
20.     set_fs(KERNEL_DS);
21.     pos =0;
22.     vfs_write(fp,buf, sizeof(buf), &pos);
23.     pos =0;
24.     vfs_read(fp,buf1, sizeof(buf), &pos);
25.     printk("read: %s/n",buf1);
26.     filp_close(fp,NULL);
27.     set_fs(fs);
28.     return 0;
29. }
30. void __exithello_exit(void)
31. {
32.     printk("hello exit/n");
33. }
34.  
35. module_init(hello_init);
36. module_exit(hello_exit);
37.  
38. MODULE_LICENSE("GPL");