简析Linux proc文件系统

什么是proc

linux 操作系统把虚拟地址分为用户空间和内核空间，内核空间可以通过procfs把内核的数据呈现给用户空间，用户空间也可以把数据写入到内核从而更改内核的行为，这在驱动中很常见，最终目的就是app就能通过读写procfs的文件和内核交互。

procfs是基于内存的文件系统，意味着掉电就会丢失，因此只能更改运行的行为和查看运行时的状态，一般都是用来查看动态的数据，大多数是只读的，当然这个可以设置。

procfs存在于系统中/proc目录中，可以通过mount 查看

mount
...
proc on /proc type proc (rw,relatime)
...

常见proc文件

• /proc/devices 已经注册了的字符设备和块设备的住设备号
• /proc/iomem 系统能感知到的物理地址和总线设备地址，会包含外设的地址
• /proc/ioports I/O空间的地址，ARM中没有IO空间，因此是X86架构使用
• /proc/interrupts 已经注册了的中断的信息
• /proc/softirqs 已经注册了的softirq
• /proc/swaps 当前有效的swaps
• /proc/kallsyms 运行时的内核的符号，包括已经加载驱动的符号
• /proc/partitions 当前已经连接的块设备和它们的分区
• /proc/partitions 当前内核可以识别的文件系统
• /proc/cpuinfo cpu信息

创建proc目录

使用这个API来创建一个proc目录：

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

• name :在创建目录的名字
• parent：在哪个目录下创建目录，如果传入NULL，则在/proc下创建

返回一个表示你要创建的目录的对象proc_dir_entry ，一个proc_dir_entry 表示一个proc目录或者一个proc文件。

创建一个proc文件

使用这个API来创建一个文件：

static inline struct proc_dir_entry *
proc_create(const char *name, umode_t mode, struct proc_dir_entry *parent,
     const struct proc_ops *proc_ops)

• name 要创建文件的名字
• mode :此文件的默认权限
• parent ： 要在哪个目录下创建文件，如果为NULL ，则在/proc下创建
• proc_ops ：此文件的操作集合

struct proc_ops类似于设备驱动中的文件操作集合，也就是open /read那些，在这里面实现读取，控制逻辑。

完整demo

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

static struct proc_dir_entry *parent;
static char etx_array[100] = "justice hello\\n";
static int len =1;

static int open_proc(struct inode *inode, struct file *file)
{
    pr_info("proc file opend.....\\t");
    return 0;
}

static int release_proc(struct inode *inode, struct file *file)
{
    pr_info("proc file released.....\\n");
    return 0;
}

static ssize_t read_proc(struct file *filp, char __user *buffer, size_t length,loff_t * offset)
{
    pr_info("proc file read.....\\n");
 
 printk("offset (%d),length (%d)\\n",*offset,length );
 if(*offset >= 100)
 {
  pr_info("file end!\\n");
  return 0;
 }
 
 if(length > 100 - *offset)
  length = 100 - *offset;

 *offset += length;
    if(copy_to_user(buffer,etx_array,100) )
    {
        pr_err("Data Send : Err!\\n");
    }
  pr_info("read end\\n");
    return length;
}

static ssize_t write_proc(struct file *filp, const char *buff, size_t len, loff_t * off)
{
    pr_info("proc file wrote.....\\n");

 memset(etx_array, 0, 100);
 
    if( copy_from_user(etx_array,buff,len) )
    {
        pr_err("Data Write : Err!\\n");
    }
    
    return len;
}

const struct proc_ops proc_ops = {
 .proc_open = open_proc,
    .proc_read = read_proc,
    .proc_write = write_proc,
    .proc_release = release_proc,
};
 
static int __init procfs_init(void)
{
 parent = proc_mkdir("procfs-test", NULL);
 if( parent == NULL )
    {
            pr_info("Error creating proc entry");
            return -EINVAL;
    }

 proc_create("lzy", 0666, parent, &proc_ops);

 return 0;
}

static void __exit procfs_exit(void)
{
  proc_remove(parent);
}
module_init(procfs_init);
module_exit(procfs_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("lzy");
MODULE_DESCRIPTION("Simple Linux device driver (procfs)");
MODULE_VERSION("1.6");

在这个例子中，通过读写/proc/procfs-test/lzy文件来读写字符串数字etx_array的内容，要注意的是，proc_ops .proc_read 需要小心处理传入的length和offset。

上层的app，比如cat工具都这个文件的话，length就是传入了4096字节，远远大于我们的数组内容，需要处理何时返回0，意味着本文件已经读完了，cat 的设计就是把文件读完，如果返回的值一直不为0的话，cat程序就会一直读一直读没有停止的时候。