使用 /proc 文件系统来访问Linux内核的内容

我们可以使用 write_proc 函数向 /proc 中写入一项。这个函数的原型如下：

int mod_write（ struct file *filp， const char __user *buff，

unsigned long len， void *data ）;

filp 参数实际上是一个打开文件结构（我们可以忽略这个参数）。buff 参数是传递给您的字符串数据。缓冲区地址实际上是一个用户空间的缓冲区，因此我们不能直接读取它。len 参数定义了在 buff 中有多少数据要被写入。data 参数是一个指向私有数据的指针（参见 清单 7）。在这个模块中，我们声明了一个这种类型的函数来处理到达的数据。

Linux 提供了一组 API 来在用户空间和内核空间之间移动数据。对于 write_proc 的情况来说，我们使用了 copy_from_user 函数来维护用户空间的数据。

读回调函数

我们可以使用 read_proc 函数从一个 /proc 项中读取数据（从内核空间到用户空间）。这个函数的原型如下：

int mod_read（ char *page， char **start， off_t off，

int count， int *eof， void *data ）;

page 参数是这些数据写入到的位置，其中 count 定义了可以写入的最大字符数。在返回多页数据（通常一页是 4KB）时，我们需要使用 start 和 off 参数。当所有数据全部写入之后，就需要设置 eof（文件结束参数）。与 write 类似，data 表示的也是私有数据。此处提供的 page 缓冲区在内核空间中。因此，我们可以直接写入，而不用调用 copy_to_user。

其他有用的函数

我们还可以使用 proc_mkdir、symlinks 以及 proc_symlink 在 /proc 文件系统中创建目录。对于只需要一个 read 函数的简单 /proc 项来说，可以使用 create_proc_read_entry，这会创建一个 /proc 项，并在一个调用中对 read_proc 函数进行初始化。这些函数的原型如清单 8 所示。

清单 8. 其他有用的 /proc 函数

/* Create a directory in the proc filesystem */

struct proc_dir_entry *proc_mkdir（ const char *name，

struct proc_dir_entry *parent ）;

/* Create a symlink in the proc filesystem */

struct proc_dir_entry *proc_symlink（ const char *name，

struct proc_dir_entry *parent，

const char *dest ）;

/* Create a proc_dir_entry with a read_proc_t in one call */

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 ）;

/* Copy buffer to user-space from kernel-space */

unsigned long copy_to_user（ void __user *to，

const void *from，

unsigned long n ）;

/* Copy buffer to kernel-space from user-space */

unsigned long copy_from_user（ void *to，

const void __user *from，

unsigned long n ）;

/* Allocate a ‘virtually’ contiguous block of memory */

void *vmalloc（ unsigned long size ）;

/* Free a vmalloc‘d block of memory */

void vfree（ void *addr ）;

/* Export a symbol to the kernel （make it visible to the kernel） */ EXPORT_SYMBOL（ symbol ）;

/* Export all symbols in a file to the kernel （declare before module.h） */ EXPORT_SYMTAB

通过 /proc 文件系统实现财富分发

下面是一个可以支持读写的 LKM。这个简单的程序提供了一个财富甜点分发。在加载这个模块之后，用户就可以使用 echo 命令向其中导入文本财富，然后再使用 cat 命令逐一读出。

清单 9 给出了基本的模块函数和变量。init 函数（init_fortune_module）负责使用 vmalloc 来为这个点心罐分配空间，然后使用memset 将其全部清零。使用所分配并已经清空的 cookie_pot 内存，我们在 /proc 中创建了一个 proc_dir_entry 项，并将其称为fortune。当 proc_entry 成功创建之后，对自己的本地变量和 proc_entry 结构进行了初始化。我们加载了 /proc read 和 write 函数（如清单 9 和清单 10 所示），并确定这个模块的所有者。cleanup 函数简单地从 /proc 文件系统中删除这一项，然后释放cookie_pot 所占据的内存。

cookie_pot 是一个固定大小（4KB）的页，它使用两个索引进行管理。第一个是 cookie_index，标识了要将下一个 cookie 写到哪里去。变量 next_fortune 标识了下一个 cookie 应该从哪里读取以便进行输出。在所有的 fortune 项都读取之后，我们简单地回到了next_fortune。

清单 9. 模块的 init/cleanup 和变量

#include 《linux/module.h》

#include 《linux/kernel.h》

#include 《linux/proc_fs.h》

#include 《linux/string.h》

#include 《linux/vmalloc.h》

#include 《asm/uaccess.h》 MODULE_LICENSE（“GPL”）; MODULE_DESCRIPTION（“Fortune Cookie Kernel Module”）; MODULE_AUTHOR（“M. Tim Jones”）;

#define MAX_COOKIE_LENGTH PAGE_SIZE

static struct proc_dir_entry *proc_entry;

static char *cookie_pot; // Space for fortune strings

static int cookie_index; // Index to write next fortune

static int next_fortune; // Index to read next fortune

int init_fortune_module（ void ）

{

int ret = 0;

cookie_pot = （char *）vmalloc（ MAX_COOKIE_LENGTH ）;

if （！cookie_pot） {

ret = -ENOMEM;

} else {

memset（ cookie_pot， 0， MAX_COOKIE_LENGTH ）;

proc_entry = create_proc_entry（ “fortune”， 0644， NULL ）;

if （proc_entry == NULL） {

ret = -ENOMEM; vfree（cookie_pot）;

printk（KERN_INFO “fortune： Couldn’t create proc entry\n”）;

} else {

cookie_index = 0;

next_fortune = 0;

proc_entry-》read_proc = fortune_read;

proc_entry-》write_proc = fortune_write;

proc_entry-》owner = THIS_MODULE;

printk（KERN_INFO “fortune： Module loaded.\n”）;

}

}

return ret;

}

void cleanup_fortune_module（ void ）

{ remove_proc_entry（“fortune”， &proc_root）; vfree（cookie_pot）;

printk（KERN_INFO “fortune： Module unloaded.\n”）;

} module_init（ init_fortune_module ）; module_exit（ cleanup_fortune_module ）;

向这个罐中新写入一个 cookie 非常简单（如清单 10 所示）。使用这个写入 cookie 的长度，我们可以检查是否有这么多空间可用。如果没有，就返回 -ENOSPC，它会返回给用户空间。否则，就说明空间存在，我们使用 copy_from_user 将用户缓冲区中的数据直接拷贝到 cookie_pot 中。然后增大 cookie_index（基于用户缓冲区的长度）并使用 NULL 来结束这个字符串。最后，返回实际写入cookie_pot 的字符的个数，它会返回到用户进程。