关于sysctl系统调用

时间：2010-07-02 来源：tianchunlong

sysctl系统调用用于读写内核参数，比如主机名，最大可打开的文件数目等等的信息。其函数原型是：
    #include <unistd.h>
    #include <linux/unistd.h>
    #include <linux/sysctl.h>

    _syscall1(int, _sysctl, struct __sysctl_args *, args);
    int _sysctl(struct __sysctl_args *args);
syscall1是一个宏，展开为一个嵌入汇编函数，用于定义_sysctl函数，具体不再展开。关于内核参数的具体项及其值，我们可以查看 /proc/sys目录（如果内核配置了CONFIG_PROC_FS的话）。以下是我的机器上/proc/sys内容（全部为目录项）:
    debug dev fs kernel net proc sunrpc vm
一个目录代表一种类型的内核参数，比如fs目录下全部是文件系统相关的内核参数，而net下则全部是网络相关的内核参数。在这些目录下还有子目录，比如net目录下：
    core ethernet ipv4 ipv6 token-ring unix
所有的内核参数在/proc/sys形成一个树状结构。
    以上是内核参数在/proc/sys目录下的表示，对于这些参数，最简单地，我们通过文件系统的基本操作就可完成对其的读写。下面讲讲这些参数在内核代码中的表示以及相应地如何通过sysctl系统调用在内核代码中进行读写。
    在内核中，这个树状结构的每个节点（包括枝节点和叶节点）都是通过一个结构体struct ctl_table来表示的，每个节点都有一个数值型的ID，来唯一标识这个节点，因为是树状结构，所以这个ID不必唯一，但通过ID从根节点开始的搜索路径必须唯一。同时，每个节点都有一个文本ID，就是该节点在/proc/sys中的目录名（文件名）。同时，有一个指向子节点的指针。
    root_table[]是一个数组，含有所有第一级子目录节点。第一级子目录节点对应的数组分别是：kern_table[]，vm_table[]， net_table[]，proc_table[]，fs_table[]，debug_table[]，dev_table[]。
    所有的这些数组（包括你将要新添加的数组）都以一个list的形式组织在一个变量root_table_header中。 root_table_header不体现树型结构，树型结构是通过struct ctl_table的指向子节点的指针，或者数组中的root_dir项来体现。
    我们现在看一下kern_table[]数组中的两个子节点：ostype，osrelease。在/proc/sys目录中，我们可以直接得到它们的文件内容，在我的安装有FC3的系统中，得到内容如下：
    [helq@localhost kernel]$ cat osrelease
    2.6.12-1.1381_FC3
    [helq@localhost kernel]$ cat ostype
    Linux
    这两个子节点的数值型ID分别是：KERN_OSTYPE，KERN_OSRELEASE，它们的父节点的数值型ID是CTL_KERN。我们通过sysctl系统调用得到这两个值的代码如下：
    #include <linux/unistd.h>
    #include <linux/types.h>
    #include <linux/sysctl.h>
    #include <stdio.h>

    _syscall1(int, _sysctl, struct __sysctl_args *, args);
    int sysctl(int *name, int nlen, void *oldval, size_t *oldlenp,
                    void *newval, size_t newlen)
    {
        struct __sysctl_args args={name,nlen,oldval,oldlenp,newval,newlen};
        return _sysctl(&args);
    }

    #define SIZE(x) sizeof(x)/sizeof(x[0])
    #define OSNAMESZ 100
    #define OSRELEASESZ 256

    char osname[OSNAMESZ];
    char osrelease[OSRELEASESZ];
    int osnamelth;
    int name[] = { CTL_KERN, KERN_OSTYPE };
    int osreleaseth;
    int release[] = { CTL_KERN, KERN_OSRELEASE };
    main(){
        osnamelth = sizeof(osname);
        if (sysctl(name, SIZE(name), osname, &osnamelth, 0, 0)){
            perror("sysctl");
            return -1;
        }
        osreleaseth = sizeof(osrelease);
        if(sysctl(release, SIZE(release), osrelease, &osreleaseth, 0, 0)){
            perror("sysctl");
            return -1;
        }

        printf("This machine is running %s %s\n", osname, osrelease);
        return 0;
    }
    下面是在安装有FC5的虚拟机上的运行结果：
    This machine is running Linux 2.6.16-1.2080_FC5.stk16
    sysctl系统调用调用到的内核函数是sys_sysctl，该函数调用do_sysctl，do_sysctl首先检查struct __sysctl_args.nlen的值，保证树的深度不超过10，然后通过调用parse_table函数，匹配root_table_header 中每一个数组的每一项的ctl_name，匹配到后，会通过ctl_table.child指针，进行子项的逐步匹配。
    如果匹配完成，则结构体struct ctl_table有一个成员函数strategy会被调用到（如果存在），以上面的例子程序为例，该程序取操作系统的类型与版本，都是字符型数据，所以在叶子节点KERN_OSTYPE, KERN_OSRELEASE上都有strategy成员存在，其作用是把struct ctl_table.data中的节点数据保存到传入的参数oldval中，并把传入的参数newval保存到struct ctl_table.data中(如果需要的话），因为非叶节点是没有数据的，所以非员节点的strategy成员值为NULL。
    匹配完成后，最后的读写在do_sysctl_strategy中完成。