使用/proc文件系統和內核打交道(1)-初步建立關係

/proc文件系統是Linux內核的一個虛擬文件系統，說它虛擬，是因爲和磁盤分區上的文件系統不同，它只有在內核啓動以後，工作起來的時候纔會被動態創建。

/proc下面的內容會隨着內核的配置和工作的狀態在變化，比如/proc/meminfo這個文件，裏面的內容是內存信息，不同的機器自然不同；還有就是/proc目錄下面用數字命名的子目錄，每個子目錄的名字也就是數字，對應當前系統正在運行的進程，而子目錄裏面的內容就是對應進程的信息。

/proc裏面還有其他許多信息，這裏就不一一描述了，有興趣可以谷歌一下。

Linux內核經過多年發展，/proc目錄下的林林總總，已經是非常多了，雖然已經開發出了新的/sys文件系統替代/proc，但是，許多傳統的程序仍然使用/proc文件系統作爲內核與用戶程序的接口。

如何讓內核更高效，那是內核開發人員的事情。作爲一個使用內核的開發人員，掌握/proc文件系統的使用方法也是很有用的，和/sys文件系統組織嚴密的結構相比，用/proc有時候還是很方便的。

不多說廢話了，先入個門，介紹/proc的最基本操作。

這一集我們就介紹操作/proc文件系統的三個最基本函數：

代碼片段1 定義在內核代碼的<linux/proc_fs.h>

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

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

void remove_proc_entry(const char *name, struct proc_dir_entry *parent);

先插一句，本例所有代碼使用內核版本2.6.38.2，系統是ubuntu 11.04 amd64，要注意哦。

這三個函數，從函數名稱就可以理解出來意思，第一個create_proc_entry()函數用做創建一個節點，也就是創建一個文件；

第二個proc_mkdir()函數建立一個目錄；

第三個remove_proc_entry()函數是刪除一個節點，實際上，不僅能刪除節點，也可以刪除proc_mkdir()函數創建的目錄。

需要注意的是，proc相關的函數，操作的目標都是在/proc目錄下。好，繼續看函數參數：

create_proc_entry()函數：
name 是節點的名稱，一個字符串；
mode 訪問權限，可以使用八進制表示，chmod命令使用的權限一樣；
parent 父目錄，注意是一個struct proc_dir_entry結構，如果寫NULL表示/proc目錄。

proc_mkdir()函數：
name 子目錄名稱，一個字符串；
parent 父目錄，和上面解釋一樣。

remove_proc_entry()函數：
參數同上面一樣。

函數介紹完畢。有這三個函數就可以開工了。廢話少說，貼代碼：

 代碼片段2 自己寫的小模塊，演示如何建立刪除/proc節點

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/proc_fs.h>

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
MODULE_AUTHOR("<[email protected]>");

#define USER_ROOT_DIR "pt"
#define USER_ENTRY1   "pt_entry1"

// user defined directory
static struct proc_dir_entry *pt_root;
static struct proc_dir_entry *pt_entry1;

static int proc_test_init(void)
{
  // Create user root dir under /proc
  pt_root = proc_mkdir(USER_ROOT_DIR, NULL);
  if (NULL==pt_root)
  {
    printk(KERN_ALERT "Create dir /proc/%s error!\n",
        USER_ROOT_DIR);
    return -1;
  }
  printk(KERN_INFO "Create dir /proc/%s\n", USER_ROOT_DIR);

  // Create a test entry under USER_ROOT_DIR
  pt_entry1 = create_proc_entry(USER_ENTRY1,
      0666, pt_root);
  if (NULL == pt_entry1)
  {
    printk(KERN_ALERT "Create entry %s under /proc/%s error!\n",
        USER_ENTRY1, USER_ROOT_DIR);
    goto err_out;
  }
  printk(KERN_INFO "Create /proc/%s/%s\n",
      USER_ROOT_DIR, USER_ENTRY1);

  pt_entry1->read_proc = NULL;
  pt_entry1->write_proc = NULL;

  return 0;

err_out:
  remove_proc_entry(USER_ROOT_DIR, pt_root);
  return -1;
}

static void proc_test_exit(void)
{
  // Remove all entries
  remove_proc_entry(USER_ENTRY1, pt_root);
  remove_proc_entry(USER_ROOT_DIR, NULL);
  printk(KERN_INFO "All Proc Entry Removed!\n");
}

module_init(proc_test_init);
module_exit(proc_test_exit);

一個標準的2.6內核模塊寫法。proc_test_init()函數是入口，proc_test_exit()函數是出口。

最開始引入了4個頭文件，其中3個是內核模塊標配的頭文件，第4個是主角，proc_fs.h，前面說了，操作/proc的函數就定義在裏面。

第9行，USER_ROOT_DIR定義了我們要在/proc目錄下建立的子目錄名稱，也是用戶的根目錄；第10行，USER_ENTRY1定義了欲在USER_ROOT_DIR下面建立的節點名稱。

第13、14行分別定義了USER_ROOT_DIR和USER_ENTRY1對應的目錄結構pt_root和pt_entry1。

操作的數據介紹好了，說下流程吧。

proc_test_init()函數：

此函數是加載模塊的時候執行的入口函數，會被內核自動調用。第19行，函數一開始就調用proc_mkdir()函數，在/proc目錄下建立一個子目錄，注意proc_mkdir()函數的第二個參數，NULL表示以/proc作爲根目錄。

子目錄USER_ROOT_DIR建立成功後，緊接着調用create_proc_entry()函數建立一個文件節點，注意函數的第三個參數parent，不是NULL，而是pt_root，表示以USER_ROOT_DIR作爲根目錄。

文件建立成功後，需要設置pt_entry1的讀寫回調函數爲NULL，這樣做的目的是該文件節點讀寫操作都不處理。

proc_test_exit()函數：

用戶調用rmmod卸載內核模塊的時候被內核調用。此函數刪除已經建立的節點，要注意的是remove_proc_entry()函數的parent實參，這裏容易出錯，導致內核報錯。

最後貼一下Makefile：

obj-m += proc_test1.o

all:
    make -C /usr/src/linux-headers-2.6.38-8-generic M=`pwd` modules

clean:
    make -C /usr/src/linux-headers-2.6.38-8-generic M=`pwd` clean

看看執行的效果：

下面是加載模塊後列出文件節點

root@iscsia:~/proc_test# ll /proc/pt/
total 0
-rw-rw-rw- 1 root root 0 2011-07-01 15:04 pt_entry1

下面是讀文件節點/proc/pt/pt_entry1

root@iscsia:~/proc_test# cat /proc/pt/pt_entry1
root@iscsia:~/proc_test#

什麼結果都沒有，正常，因爲回調函數都給設置爲NULL了。

下面是寫文件節點/proc/pt/pt_entry1

root@iscsia:~/proc_test# echo "hello,entry" > /proc/pt/pt_entry1
-bash: echo: write error: Input/output error

看來寫操作不是很理想，報錯了，pt_entry1不是很合作啊，也是，前面都給人家設置成NULL了，也不能全怪人家了。哈哈。下次繼續介紹如何進行自己的讀寫操作。

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