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Linux proc 的文件系统的源码分析

proc 的文件系统是linux 里面常用的基于内存的文件系统。linux的内核版本 2.6.18


重要的struct:


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;
};


其中3个核心的函数指针  


const struct file_operations * proc_fops;  当文件系统操作proc文件系统的时候,read,write,open所调用的函数


proc 文件系统同时定义了默认的proc file operations的时候


static struct file_operations proc_file_operations = {
.llseek = proc_file_lseek,
.read = proc_file_read,
.write = proc_file_write,
};


在使用默认的proc file operations 的时候,需要定义自己的read_proc/write_proc的函数


read_proc_t *read_proc;  写自己的read的函数


write_proc_t *write_proc; 写自己的write的函数




1.初始化


在Main.c里面调用了 root.c 里的函数  proc_root_init(); 初始化了一些基本的proc目录下的文件,例如 cpuinfo, stat…. 




2.创建proc文件


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


参数 name 是要创建的 proc 文件名。


mode 是该entry性质,例如 DIR(目录)/LNK(链接)/REG(文件)


parent 指定该文件的上层 proc 目录项,如果为 NULL,表示创建在 /proc 根目录下。


在create_proc_entry函数里会设置文件的名字,文件的权限,传入上层的 proc_dir_entry,是为了构建父节点和子节点的关系


  1. struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode,  

  2.                      struct proc_dir_entry *parent)  

  3. {  

  4.     struct proc_dir_entry *ent;  

  5.     nlink_t nlink;  

  6.   

  7.     if (S_ISDIR(mode)) {  

  8.         if ((mode & S_IALLUGO) == 0)  

  9.             mode |= S_IRUGO | S_IXUGO;  

  10.         nlink = 2;  

  11.     } else {  

  12.         if ((mode & S_IFMT) == 0)  

  13.             mode |= S_IFREG;  

  14.         if ((mode & S_IALLUGO) == 0)  

  15.             mode |= S_IRUGO;  

  16.         nlink = 1;  

  17.     }  

  18.   

  19.     ent = proc_create(&parent,name,mode,nlink);  

  20.     if (ent) {  

  21.         if (S_ISDIR(mode)) {  

  22.             ent->proc_fops = &proc_dir_operations;  

  23.             ent->proc_iops = &proc_dir_inode_operations;  

  24.         }  

  25.         if (proc_register(parent, ent) < 0) {  

  26.             kfree(ent);  

  27.             ent = NULL;  

  28.         }  

  29.     }  

  30.     return ent;  

  31. }  
在proc_register方法里面会改变父子的proc_dir_entry链表指向构建父和子的树状结构,也就是struct proc_dir_entry *next, *parent, *subdir; 


dp->next = dir->subdir;
dp->parent = dir;
dir->subdir = dp;


同时也指定了默认的const struct file_operations * proc_fops,为proc_file_operations




b. static inline struct proc_dir_entry *create_proc_read_entry(const char *name,
    mode_t mode, struct proc_dir_entry *base,
    read_proc_t *read_proc, void * data)


创建函数体传进的指定的read proc文件的方法 read_proc_t *read_proc; 


实际上这个函数存在的意义不是很大,直接可以使用create_proc_entry来替代,在多做一件事情,就是指定proc_dir_entr->read_proc=read_proc;


如果不想默认的proc file 的操作函数,你也可以自己指定自己的操作函数,只要用create_proc_entry返回的proc_dir_entry结构体里直接指定proc_fops指针指向自己的定义的结构体,就可以了


比如:


static struct file_operations proc_my_operations = {
.open = my_open,
.read = my_read,


        .write              = my_write
.llseek =  my_lseek,
.release =   my_release,
};




/proc/stat  /proc/interrupts … 显示系统运行状态的设计技巧


象stat,interrupts 的这样反应系统状态的文件,


首先系统的状态实际上都是已经在系统的内存中,


其次如果没有别的进程对该文件监视,是不需要往这个文件里写内容的


哪怕在时间中断中去写这个文件(内存的一次复制),也是没有必要的,第一有系统的开销,第二没有人关注它,第三不可控性


所以对于系统状态的监听,应该是由外部(想监听的系统)来触发的,不需要内核时时刻刻去写系统状态文件,那么这样的设计就很简单了,内核只要在open的函数里去写当时的状态就足够了。


也就是对外部系统按照自己的频率去打开这个文件,内核复制状态到proc文件中,然后进程读出内容到自己的用户空间,然后关闭这个文件。关闭这个动作就非常重要,如果不关闭,那么里面的内容将不会在跟新。

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