模块中对文件的读写操作

时间：2009-05-19 来源：gaozhenbo1985

最近在忙实验室项目，有阵子没写blog了。这期间遇到个问题，就是需要在内核模块中对文件进行读写操作。由于设备在linux中也是以文件表示的，所以操作应该都一样。平时网络部分的东西碰的多些，这块一开始还真不知道怎么写，因为肯定和在用户空间下是不同的。google过后，得到以下答案。一般可以用两种方法：第一种是用系统调用。第二种方法是filp->open()等函数。下面分别来说下这两种方法。

1，利用系统调用：
sys_open,sys_write,sys_read等。
其实分析过sys_open可以知道，最后调用的也是filp->open。
sys_open ==> do_sys_open ==> filp->open
在linuxsir上的一个帖子，上面一个版主说：sys_open和进程紧密相关，往往不在内核中使用。
而其实sys_open最后也是调用了filp->open。所以就后者进行详细的介绍。

2，filp->open等函数。
在模块中，用户空间的open,read,write,llseek等函数都是不可以使用的。应该使用其在内核中对应的函数。可以使用filp->open配合struct file里的read/write来进行对文件的读写操作。

自己写了一个程序：

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

#include<linux/types.h>

#include<linux/fs.h>
#include<linux/string.h>
#include<asm-x86/uaccess.h> /* get_fs(),set_fs(),get_ds() */

#define FILE_DIR "/home/hmily/workstation/program/test.txt"

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("hmily8023");

char *buff = "gaozhenbo";
char tmp[100];

static struct file *filp = NULL;

static int __init wr_test_init(void)
{
    mm_segment_t old_fs;

    filp = filp_open(FILE_DIR, O_RDWR | O_CREAT, 0644);

    //    if(!filp)

    if(IS_ERR(filp))
        printk("open error...\n");

    old_fs = get_fs();
    set_fs(get_ds());

    filp->f_op->write(filp, buff, strlen(buff), &filp->f_pos);

    ssize_t ret;

    filp->f_op->llseek(filp,0,0);
    ret = filp->f_op->read(filp, tmp, strlen(buff), &filp->f_pos);

    set_fs(old_fs);

    if(ret > 0)
        printk("%s\n",tmp);
    else if(ret == 0)
        printk("read nothing.............\n");
    else
        {
            printk("read error\n");
            return -1;
        }

    return 0;
}

static void __exit wr_test_exit(void)
{
    if(filp)
        filp_close(filp,NULL);
}

module_init(wr_test_init);
module_exit(wr_test_exit);

注意：
在调用filp->f_op->read和filp->f_op->write等对文件的操作之前，应该先设置FS。
默认情况下，filp->f_op->read或者filp->f_op->write会对传进来的参数buff进行指针检查。如果不是在用户空间会拒绝访问。因为是在内核模块中，所以buff肯定不在用户空间，所以要增大其寻址范围。

拿filp->f_op->write为例来说明：
filp->f_op->write最终会调用access_ok ==> range_ok.
而range_ok会判断访问的地址是否在0 ～ addr_limit之间。如果在，则ok，继续。如果不在，则禁止访问。而内核空间传过来的buff肯定大于addr_limit。所以要set_fs(get_ds())。
这些函数在asm/uaccess.h中定义。以下是这个头文件中的部分内容：

#define MAKE_MM_SEG(s)    ((mm_segment_t) { (s) })

#define KERNEL_DS    MAKE_MM_SEG(-1UL)
#define USER_DS        MAKE_MM_SEG(PAGE_OFFSET)

#define get_ds()    (KERNEL_DS)
#define get_fs()    (current_thread_info()->addr_limit)
#define set_fs(x)    (current_thread_info()->addr_limit = (x))

#define segment_eq(a, b)    ((a).seg == (b).seg)

可以看到set_fs(get_ds())改变了addr_limit的值。这样就使得从模块中传递进去的参数也可以正常使用了。

在写测试模块的时候，要实现的功能是写进去什么，然后读出来放在tmp数组中。但写完了以后filp->f_ops已经在末尾了，这个时候读是什么也读不到的，如果想要读到数据，则应该改变filp->f-ops的值，这就要用到filp->f_op->llseek函数了。上网查了下，其中的参数需要记下笔记：

系统调用：
off_t sys_lseek(unsigned int fd, off_t offset, unsigned int origin)
offset是偏移量。
若origin是SEEK_SET(0)，则将该文件的位移量设置为距文件开始处offset 个字节。
若origin是SEEK_CUR(1)，则将该文件的位移量设置为其当前值加offset, offset可为正或负。
若origin是SEEK_END(2)，则将该文件的位移量设置为文件长度加offset, offset可为正或负。

okay,that's all.

ps:linux很高深，玩内核编程有挑战，有点意思。