Linux内核中读写文件数据的方法
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有時候需要在Linuxkernel－－大多是在需要調(diào)試的驅(qū)動程序－－中讀寫文件數(shù)據(jù)。在kernel中操作文件沒有標準庫可用，需要利用kernel的一些函數(shù)，這些函數(shù)主要有： filp_open() filp_close(), vfs_read()vfs_write()，set_fs()，get_fs()等，這些函數(shù)在linux/fs.h和asm/uaccess.h頭文件中聲明。下面介紹主要步驟：
1. 打開文件
filp_open()在kernel中可以打開文件，其原形如下： strcut file* filp_open(const char* filename, int open_mode, int mode); 該函數(shù)返回strcut file*結(jié)構(gòu)指針，供后繼函數(shù)操作使用，該返回值用IS＿ERR（）來檢驗其有效性。 參數(shù)說明 filename： 表明要打開或創(chuàng)建文件的名稱（包括路徑部分）。在內(nèi)核中打開的文件時需要注意打開的時機，很容易出現(xiàn)需要打開文件的驅(qū)動很早就加載并打開文件，但需要打開的文件所在設(shè)備還不有掛載到文件系統(tǒng)中，而導(dǎo)致打開失敗。 open_mode： 文件的打開方式，其取值與標準庫中的open相應(yīng)參數(shù)類似，可以取O_CREAT,O_RDWR,O_RDONLY等。 mode：? 創(chuàng)建文件時使用，設(shè)置創(chuàng)建文件的讀寫權(quán)限，其它情況可以匆略設(shè)為0 2. 讀寫文件 ? kernel中文件的讀寫操作可以使用vfs_read()和vfs_write，在使用這兩個函數(shù)前需要說明一下get_fs()和 set_fs()這兩個函數(shù)。 vfs_read() vfs_write()兩函數(shù)的原形如下： ssize_t vfs_read(struct file* filp, char __user* buffer, size_t len, loff_t* pos); ssize_t vfs_write(struct file* filp, const char __user* buffer, size_t len, loff_t* pos); 注意這兩個函數(shù)的第二個參數(shù)buffer，前面都有__user修飾符，這就要求這兩個buffer指針都應(yīng)該指向用空的內(nèi)存，如果對該參數(shù)傳遞kernel空間的指針，這兩個函數(shù)都會返回失敗-EFAULT。但在Kernel中，我們一般不容易生成用戶空間的指針，或者不方便獨立使用用戶空間內(nèi)存。要使這兩個讀寫函數(shù)使用kernel空間的buffer指針也能正確工作，需要使用set_fs()函數(shù)或宏（set_fs()可能是宏定義），如果為函數(shù)，其原形如下： void set_fs(mm_segment_t fs); 該函數(shù)的作用是改變kernel對內(nèi)存地址檢查的處理方式，其實該函數(shù)的參數(shù)fs只有兩個取值：USER＿DS，KERNEL＿DS，分別代表用戶空間和內(nèi)核空間，默認情況下，kernel取值為USER_DS，即對用戶空間地址檢查并做變換。那么要在這種對內(nèi)存地址做檢查變換的函數(shù)中使用內(nèi)核空間地址，就需要使用set_fs(KERNEL_DS)進行設(shè)置。get_fs()一般也可能是宏定義，它的作用是取得當前的設(shè)置，這兩個函數(shù)的一般用法為： mm_segment_t old_fs; old_fs = get_fs(); set_fs(KERNEL_DS); ...... //與內(nèi)存有關(guān)的操作 set_fs(old_fs); 還有一些其它的內(nèi)核函數(shù)也有用__user修飾的參數(shù)，在kernel中需要用kernel空間的內(nèi)存代替時，都可以使用類似辦法。 使用vfs_read()和vfs_write()最后需要注意的一點是最后的參數(shù)loff_t * pos，pos所指向的值要初始化，表明從文件的什么地方開始讀寫。 3. 關(guān)閉讀寫文件 ? int filp_close(struct file*filp, fl_owner_t id); 該函數(shù)的使用很簡單，第二個參數(shù)一般傳遞NULL值，也有用current->files作為實參的。 使用以上函數(shù)的其它注意點： 1. 其實Linux Kernel組成員不贊成在kernel中獨立的讀寫文件（這樣做可能會影響到策略和安全問題），對內(nèi)核需要的文件內(nèi)容，最好由應(yīng)用層配合完成。 2. 在可加載的kernel module中使用這種方式讀寫文件可能使模塊加載失敗，原因是內(nèi)核可能沒有EXPORT你所需要的所有這些函數(shù)。 3.分析以上某些函數(shù)的參數(shù)可以看出，這些函數(shù)的正確運行需要依賴于進程環(huán)境，因此，有些函數(shù)不能在中斷的handle或Kernel中不屬于任可進程的代碼中執(zhí)行，否則可能出現(xiàn)崩潰，要避免這種情況發(fā)生，可以在kernel中創(chuàng)建內(nèi)核線程，將這些函數(shù)放在線程環(huán)境下執(zhí)行(創(chuàng)建內(nèi)核線程的方式請參數(shù)kernel_thread()函數(shù)）。
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/syscalls.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define MY_FILE "/root/LogFile"
char buf[128];
struct file *file = NULL;
static int __init init(void)
{
? ? ? ? mm_segment_t old_fs;
? ? ? ? printk("Hello, I'm the module that intends to write messages to file.\n");
? ? ? ? if(file == NULL)
? ? ? ? ? ? ? ? file = filp_open(MY_FILE, O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0644);
? ? ? ? if (IS_ERR(file)) {
? ? ? ? ? ? ? ? printk("error occured while opening file %s, exiting...\n", MY_FILE);
? ? ? ? ? ? ? ? return 0;
? ? ? ? }
? ? ? ? sprintf(buf,"%s", "The Messages.");
? ? ? ? old_fs = get_fs();
? ? ? ? set_fs(KERNEL_DS);
? ? ? ? file->f_op->write(file, (char *)buf, sizeof(buf), &file->f_pos);
? ? ? ? set_fs(old_fs);
??????? filp_close(file, NULL);??
??????? file = NULL;
??????? return 0;
}
static void __exit fini(void)
{
? ? ? ? if(file != NULL)
? ? ? ? ? ? ? ? filp_close(file, NULL);
}
module_init(init);
module_exit(fini);
MODULE_LICENSE("GPL");
在linux內(nèi)核編程時，進行系統(tǒng)調(diào)用（如文件操作）時如果要訪問用戶空間的參數(shù)，可以用set_fs,get_ds等函數(shù)實現(xiàn)訪問。get_ds獲得kernel的內(nèi)存訪問地址范圍（IA32是4GB），set_fs是設(shè)置當前的地址訪問限制值，get_fs是取得當前的地址訪問限制值。進程由用戶態(tài)進入核態(tài)，linux進程的task_struct結(jié)構(gòu)中的成員addr_limit也應(yīng)該由0xBFFFFFFF變?yōu)?xFFFFFFFF(addr_limit規(guī)定了進程有用戶態(tài)核內(nèi)核態(tài)情況下的虛擬地址空間訪問范圍，在用戶態(tài)，addr_limit成員值是0xBFFFFFFF也就是有3GB的虛擬內(nèi)存空間，在核心態(tài)，是0xFFFFFFFF,范圍擴展了1GB)。使用這三個函數(shù)是為了安全性。為了保證用戶態(tài)的地址所指向空間有效，函數(shù)會做一些檢查工作。?
如果set_fs(KERNEL_DS),函數(shù)將跳過這些檢查。
下面是典型用法：
//#define __NO_VERSION__
//#define __KERNEL__
//#define MODULE
#define __KERNEL_SYSCALLS__
#include <linux/unistd.h>;
#include <linux/init.h>;
#include <linux/module.h>;
#include <linux/kernel.h>;
#include <linux/file.h>;
#include <linux/fs.h>;
#include <linux/sched.h>;
#include <asm/uaccess.h>;
#include <asm/processor.h>;
int init_module(void)
{
???????? struct file *fp = NULL;
???????? char buf[100];
???????? int i;
???????? for(i=0;i<100;i++)
???????????????? buf[i] = 0;
???????? printk(KERN_ALERT "Hello ,ftyjl.\n");
???????? fp = filp_open("/tmp/8899", 3, 0);?? //內(nèi)核的open函數(shù)，返回struct file *
???????? if (fp == NULL)
???????????????? printk(KERN_ALERT "filp_open error ,ftyjl.\n");
???????? mm_segment_t old_fs=get_fs(); //下面兩步，設(shè)置當前執(zhí)行環(huán)境為kernel_ds，否則會出錯
???????? set_fs(get_ds());
???????? fp->f_op->read(fp, buf, 2, &fp->f_pos);?? //調(diào)用真正的read
???????? set_fs(old_fs);?? //恢復(fù)環(huán)境
???????? printk(KERN_ALERT "ftyjl:read[%s]\n", buf);
???????? printk(KERN_ALERT "end of Hello ,ftyjl.\n");
???????? return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
???????? printk(KERN_ALERT "Good bye, ftyjl\n");
}
MODULE_LICENSE("Proprietary");
轉(zhuǎn)自：http://blog.csdn.net/tommy_wxie/article/details/8193954
http://blog.csdn.net/zjc0888/article/details/7266730
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux内核中读写文件数据的方法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
