深入浅出 /proc
Linux下的proc目录有什么用途，我们查看内核版本号、加载的模块、CPU和内存使用等信息，甚至修改路由转发都是通过/proc目录进行的，本文在揭示/proc本质的基础上，对比了/proc编程的新老接口，以及一个应用实例。
以下均在ubuntu 12.04 LTS上实验
##1. 体验/proc
| 目的 | 命令 |
|---|---|
| 查看内核符号表,用kprobes时会用到 | cat /proc/kallsyms |
| 查看内核版本号 | cat /proc/version |
| 查看加载的模块 | cat /proc/modules |
| 查看可用设备的列表 | cat /proc/devices |
| 查看CPU 的信息 (型号,家族,缓存) | cat /proc/cpuinfo |
| 查看物理内存、交换空间等的信息 | cat /proc/meminfo |
| 查看已加载的文件系统的列表 | cat /proc/mounts |
| 查看被支持的文件系统 | cat /proc/filesystems |
| 查看系统启动时内核命令行参数（grub.cfg, menu.lst） | cat /proc/cmdline |
| 查看socket状态 | cat /proc/net/sockstat |
| 查看arp表 | cat /proc/net/arp |
| 开启路由转发 | echo 1 >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward |
看一下/proc/filesystems和/proc/mounts的内容
cat /proc/filesystems
nodev sysfs
nodev rootfs
nodev ramfs
nodev bdev
nodev proc
.....
ext3
ext2
ext4
cat /proc/mounts
rootfs / rootfs rw 0 0
sysfs /sys sysfs rw,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0
proc /proc proc rw,nosuid,nodev,noexec,relatime 0 0
...
种种迹象表明proc是一个文件系统，YES(下一节)。此外，mounts文件中的nosuid, nodev, noexec是什么意思呢？下面深挖一下mount命令及选项
- 功能：加载指定的文件系统。
- 语法：mount [-afFhnrvVw] [-L<标签>] [-o<选项>] [-t<文件系统类型>] [设备名] [加载点]
-
举例
mount -t sysfs -o nodev,noexec,nosuid none /sys mount -t proc -o nodev,noexec,nosuid none /proc -
选项
-t<文件系统类型> 指定设备的文件系统类型。sysfs -o<选项> 指定加载文件系统时的选项。有些选项也可在/etc/fstab中使用。这些选项包括： .... nodev 不读文件系统上的字符或块设备。 noexec 无法执行二进制文件。 nosuid 关闭set-user-identifier(设置用户ID)与set-group-identifer(设置组ID)设置位。 nouser 使一位用户无法执行加载操作，默认设置。 .... none是设备名，/sys是挂载点
##2. /proc本质
/proc目录是一个文件系统，准确的说是一个伪文件系统（pseudo-filesystem
），该目录中的所有文件都不会消耗磁盘空间. 它提供了一个用户空间和内核空间通信的接口，可以用类似cat /proc/meminfo读取内核信息，也可以使用类似echo 1 >>/proc/sys/net/ipv4/ip_forward向内核写消息
最初procfs是为了提供有关系统中进程（process）的信息，后来内核中的很多模块也开始使用它来报告信息，或启用动态运行时配置。
##3. demoproc模块
- 目标：实现一个模块，能够在用户空间（Terminal）通过/proc/demoproc和模块通信; 可以用echo 命令向模块发送数据，使用cat命令读取模块数据；
-
demoproc.c
#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("proc demo"); MODULE_AUTHOR("geeksword"); #define MAX_BUFF_SIZE 2048 static char *sbuff; static char *entry_name = "demoproc"; struct proc_dir_entry *proc_entry; static ssize_t demoproc_write(struct file *filp, const char __user * buff, size_t len, loff_t * offset) { printk(KERN_INFO "[+demoproc] call demoproc_write()\n"); printk(KERN_INFO "[+demoproc] write:%s\n", buff); len = len < MAX_BUFF_SIZE ? len : MAX_BUFF_SIZE; if (copy_from_user(sbuff, buff, len)) { printk(KERN_INFO "[+demoproc]: copy_from_user() error!\n"); return -EFAULT; } return len; } static ssize_t demoproc_read(struct file *filp, char __user * buff, size_t len, loff_t * offset) { printk(KERN_INFO "[+demoproc] call demoproc_read()\n"); len = strlen(sbuff); if (*offset >= len) { return 0; } len -= *offset; if (copy_to_user(buff, sbuff + *offset, len)) { return -EFAULT; } *offset += len; return len; } static const struct file_operations demoproc_fops = { .owner = THIS_MODULE, .write = demoproc_write, .read = demoproc_read, }; int init_demoproc_module(void) { int ret = 0; sbuff = (char *)vmalloc(MAX_BUFF_SIZE); if (!sbuff) { ret = -ENOMEM; } else { memset(sbuff, 0, MAX_BUFF_SIZE); proc_entry = proc_create(entry_name, 0644, NULL, &demoproc_fops); printk(KERN_INFO "[+demoproc] Module loaded.\n"); } return ret; } void cleanup_demoproc_module(void) { proc_remove(proc_entry); vfree(sbuff); printk(KERN_INFO "[+demoproc] Module removed.\n"); } module_init(init_demoproc_module); module_exit(cleanup_demoproc_module);
##4. demoproc分析 关于基本的模块编程移步
- 使用vmalloc申请一块内存，用于存放用户空间写入的数据
- 用proc_create创建一个proc_dir_entry，即在/proc目录下创建一个文件
- proc_dir_entry在创建时指定了名字
demoproc，权限0644和file_operationsdemoproc_fops - 关于读写操作都通过demoproc_fops进行关联，即demoproc_read()和demoproc_write()
- 在移除模块时，用proc_remove删除proc_dir_entry，并释放内存
proc新老接口的对比
根据lxr.free-electrons.com的查询结果： create_proc_entry()从linux3.10就没有了，ubuntu12.04 LTS的内核版本是3.13
| 内核版本 | <= v3.9 | >= v3.10 |
|---|---|---|
| 创建proc | create_proc_entry() | proc_create() |
| 移除proc | remove_proc_entry() | proc_remove() |
| 关联文件操作 | proc_dir_entry | file_operations |
在编写demoproc_read()的时候遇到一个有意思的问题
struct file_operations
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
....
}
根据read函数指针编写demoproc_read, 一直不明白loff_t *指针(其实是long long *)的作用 。
在函数simple_read_from_buffer()中loff_t*ppos标识buffer当前位置。 我们通过实验来探索一下，将demoproc_read函数改成如下
static ssize_t demoproc_read(struct file *filp, char __user * buff,
size_t len, loff_t * offset)
{
printk(KERN_INFO "[+demoproc] call demoproc_read()\n");
len = strlen(sbuff);
if (copy_to_user(buff, sbuff, len)) {
return -EFAULT;
}
return len;
}
编译安装后， 如果在终端输入
echo "hello proc">/proc/demoproc
cat /proc/demoproc
结果将是终端无穷无尽的输出hello proc!
原因是demoproc_read()函数被反复调用，直到它返回0，也就是读取字节数为0（全部读完）。
如果将return len改成return 0，执行cat /proc/demoproc时将无任何输出。
所以我就使用这个参数loff_t*offset标识读取的数据在全局缓冲区sbuff的读取位置，
仔细分析demoproc.c，你会判断出每次demoproc_read都会执行两次，第一次读取所有的数据，第二次读取0个字符，然后结束，通过dmesg|tail证实你的推断。
这和我们编写应用程序时，函数传地址参数是一样的，只不过这里的调用函数未知。
##5. 参考
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