Linux内核中读写文件数据的方法

Linux内核中读写文件数据的方法 有时候需要在Linux kernel－－大多是在需要调试的驱动程序－－中读写文件数据。在kernel中操作文件没有标准库可用，需要利用kernel的一些函数，这些函数主要有： filp_open() filp_close(), vfs_read() vfs_write()，set_fs()，get_fs()等，这些函数在linux/fs.h和asm/uaccess.h头文件中声明。下面介绍主要步骤： 1. 打开文件 filp_open()在kernel中可以打开文件，其原形如下： strcut file* filp_open(const char* filename, int open_mode, int mode); 该函数返回strcut file*结构指针，供后继函数操作使用，该返回值用IS＿ERR（）来检验其有效性。参数说明 filename： 表明要打开或创建文件的名称（包括路径部分）。在内核中打开的文件时需要注意打开的时机，很容易出现需要打开文件的驱动很早就加载并打开文件，但需要打开的文件所在设备还不有挂载到文件系统中，而导致打开失败。 open_mode： 文件的打开方式，其取值与标准库中的open相应参数类似，可以取O_CREAT,O_RDWR,O_RDONLY等。 mode： 创建文件时使用，设置创建文件的读写权限，其它情况可以匆略设为0 2. 读写文件 kernel中文件的读写操作可以使用vfs_read()和vfs_write，在使用这两个函数前需要说明一下get_fs()和 set_fs()这两个函数。 vfs_read() vfs_write()两函数的原形如下： 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); 注意这两个函数的第二个参数buffer，前面都有 __user修饰符，这就要求这两个buffer指针都应该指向用空的内存，如果对该参数传递kernel空间的指针，这两个函数都会返回失败 -EFAULT。但在Kernel中，我们一般不容易生成用户空间的指针，或者不方便独立使用用户空间内存。要使这两个读写函数使用kernel空间的 buffer指针也能正确工作，需要使用set_fs()函数或宏（set_fs()可能是宏定义），如果为函数，其原形如下： void set_fs(mm_segment_t fs); 该函数的作用是改变kernel对内存地址检查的处理方式，其实该函数的参数fs只有两个取值：USER＿DS，KERNEL＿DS，分别代表用户空间和内核空间，默认情况下，kernel取值为 USER_DS，即对用户空间地址检查并做变换。那么要在这种对内存地址做检查变换的函数中使用内核空间地址，就需要使用 set_fs(KERNEL_DS)进行设置。get_fs()一般也可能是宏定义，它的作用是取得当前的设置，这两个函数的一般用法为： mm_segment_t old_fs; old_fs = get_fs(); set_fs(KERNEL_DS); ...... //与内存有关的操作 set_fs(old_fs); 还有一些其它的内核函数也有用__user修饰的参数，在kernel中需要用kernel空间的内存代替时，都可以使用类似办法。使用vfs_read()和vfs_write()最后需要注意的一点是最后的参数loff_t * pos，pos所指向的值要初始化，表明从文件的什么地方开始读写。 3. 关闭读写文件 int filp_close(struct file*filp, fl_owner_t id); 该函数的使用很简单，第二个参数一般传递NULL值，也有用current->files作为实参的。 使用以上函数的其它注意点： 1. 其实Linux Kernel组成员不赞成在kernel中独立的读写文件（这样做可能会影响到策略和安全问题），对内核需要的文件内容，最好由应用层配合完成。 2. 在可加载的kernel module中使用这种方式读写文件可能使模块加载失败，原因是内核可能没有EXPORT你所需要的所有这些函数。 3. 分析以上某些函数的参数可以看出，这些函数的正确运行需要依赖于进程环境，因此，有些函数不能在中断的handle或Kernel中不属于任可进程的代码中执行，否则可能出现崩溃，要避免这种情况发生，可以在kernel中创建内核线程，将这些函数放在线程环境下执行(创建内核线程的方式请参数 kernel_thread()函数）。

下面为一个在内核中对文件操作的例子

1. #include <linux/module.h>
2. #include <linux/init.h>
3. #include <linux/fs.h>
4. #include <linux/uaccess.h>
5. static char buf[] = "你好";
6. static char buf1[10];
7.  
8. int __init hello_init(void)
9. {
10.     struct file *fp;
11.     mm_segment_t fs;
12.     loff_t pos;
13.     printk("hello enter/n");
14.     fp = filp_open("/home/niutao/kernel_file", O_RDWR | O_CREAT, 0644);
15.     if (IS_ERR(fp)) {
16.         printk("create file error/n");
17.         return -1;
18.     }
19.     fs = get_fs();
20.     set_fs(KERNEL_DS);
21.     pos = 0;
22.     vfs_write(fp, buf, sizeof(buf), &pos);
23.     pos = 0;
24.     vfs_read(fp, buf1, sizeof(buf), &pos);
25.     printk("read: %s/n", buf1);
26.     filp_close(fp, NULL);
27.     set_fs(fs);
28.     return 0;
29. }
30. void __exit hello_exit(void)
31. {
32.     printk("hello exit/n");
33. }
34.  
35. module_init(hello_init);
36. module_exit(hello_exit);
37.  
38. MODULE_LICENSE("GPL");