Linux 的 proc 文件系统编程

proc文件系统对应用户空间/proc/目录中的各个内容。其中的各个文件可以用于查看有关硬件、进程的状态。在驱动程序方面，proc文件系统中的各个文件可以作为内核空间到用户空间的接口，它们既可以作为辅助的信息使用，也可以作为独立的驱动程序使用。

1  proc文件系统的编程接口

proc文件系统的节点常常提供的是读、写功能，分别用于显示信息和控制，也实现文件的其他操作。

头文件proc_fs.h定义创建proc文件系统的函数：

struct procdirentry createprocentry(const char name,

modet mode, struct procdir_entry *parent);

struct procdirentry proccreatedata(const char name, mode_t mode,

struct procdirentry *parent,

const struct fileoperations procfops, void data);

void removeprocentry(const char name, struct procdirentry parent);



proc_dir_entry结构用于表示proc文件系统中的一个节点，可以表示目录和常规文件。create_proc_entry()和proc_create_data()函数用于创建节点，remove_proc_entry()函数用于删除节点。

proc文件系统节点当中表示读、写操作的函数类型的定义如下所示：

typedef int (readproct)(char page, char *start, off_t off,

int count, int eof, void data);

typedef int (writeproct)(struct file file, const char __user buffer,

unsigned long count, void *data);



proc_dir_entry结构如下所示：

struct procdirentry {

unsigned int low_ino;

unsigned short namelen;

const char *name; // 表示这个节点的名字

mode_t mode;

nlink_t nlink;

uid_t uid; // 文件的用户id和组id

gid_t gid;

loff_t size;

const struct inodeoperations *prociops; // 表示索引节点的操作

const struct fileoperations *procfops; // 表示proc文件系统的文件操作

struct module *owner;

struct procdirentry next, parent, *subdir;

void *data;

readproct *read_proc; // 表示读的函数类型

writeproct *write_proc; // 表示写的函数类型

atomic_t count;

int pde_users;

spinlockt pdeunload_lock;

struct completion *pdeunloadcompletion;

struct listhead pdeopeners;

};

proc_dir_entry结构当中的mode、uid、gid几个结构对应文件系统的信息。read_proc和write_proc函数指针用于定义一个proc文件系统中文件的读和写。如果需要进一步定义文件操作，可以实现file_operations结构。

在实际应用过程中，proc文件系统的节点中常常使用的是读、写操作。可以支持对于文件的完整操作，但是并不常用。

提示：使用proc文件系统完全可以实现类似字符设备的驱动。但在通常的应用中，proc文件系统中的文件通常只用于提供驱动程序辅助的功能。

2  proc文件系统的实现

内核源代码fs/proc目录中的内容是核心的proc文件系统的实现，其中实现的内容主要包括inode.c、root.c、base.c、generic.c、array.c等文件，其他几个文件都是针对某个proc文件系统中节点的单独实现。

cmdline.c文件实现了proc/cmdline节点，其实现如下所示。

#include <linux/fs.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/proc_fs.h>

#include <linux/seq_file.h>

static int cmdlineprocshow(struct seq_file m, void v)

{

seqprintf(m, "%s\n", savedcommandline); // 读取系统的命令行savedcommand_line

return 0;

}

static int cmdlineprocopen(struct inode inode, struct file file)

{

return singleopen(file, cmdlineproc_show, NULL);

}

static const struct fileoperations cmdlineproc_fops = {

.open = cmdlineprocopen,

.read = seq_read, // 读取的文件操作

.llseek = seq_lseek, // 移动位置操作

.release = single_release,

};

static int _init proccmdline_init(void)

{

proccreate("cmdline", 0, NULL, &cmdlineproc_fops); // 设置一个节点

return 0;

}

moduleinit(proccmdline_init);

cmdline文件实现了file_operations，seq_read()和seq_read ()两个函数是顺序文件的函数。在文件打开的过程中，调用single_open()函数，并将cmdline_proc_show()函数设置为其中的回调函数。saved_command_line就是char*类型的字符串，用于保存系统的命令行参数，cmdline_proc_show()函数将其取出拼凑成字符串，作为读的结果返回。