Linux內核中讀寫文件數據的方法
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有時候需要在Linuxkernel－－大多是在需要調試的驅動程序－－中讀寫文件數據。在kernel中操作文件沒有標準庫可用，需要利用kernel的一些函數，這些函數主要有： filp_open() filp_close(), vfs_read()vfs_write()，set_fs()，get_fs()等，這些函數在linux/fs.h和asm/uaccess.h頭文件中聲明。下面介紹主要步驟：
1. 打開文件
filp_open()在kernel中可以打開文件，其原形如下： strcut file* filp_open(const char* filename, int open_mode, int mode); 該函數返回strcut file*結構指針，供后繼函數操作使用，該返回值用IS＿ERR（）來檢驗其有效性。 參數說明 filename： 表明要打開或創建文件的名稱（包括路徑部分）。在內核中打開的文件時需要注意打開的時機，很容易出現需要打開文件的驅動很早就加載并打開文件，但需要打開的文件所在設備還不有掛載到文件系統中，而導致打開失敗。 open_mode： 文件的打開方式，其取值與標準庫中的open相應參數類似，可以取O_CREAT,O_RDWR,O_RDONLY等。 mode：? 創建文件時使用，設置創建文件的讀寫權限，其它情況可以匆略設為0 2. 讀寫文件 ? kernel中文件的讀寫操作可以使用vfs_read()和vfs_write，在使用這兩個函數前需要說明一下get_fs()和 set_fs()這兩個函數。 vfs_read() vfs_write()兩函數的原形如下： 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); 注意這兩個函數的第二個參數buffer，前面都有__user修飾符，這就要求這兩個buffer指針都應該指向用空的內存，如果對該參數傳遞kernel空間的指針，這兩個函數都會返回失敗-EFAULT。但在Kernel中，我們一般不容易生成用戶空間的指針，或者不方便獨立使用用戶空間內存。要使這兩個讀寫函數使用kernel空間的buffer指針也能正確工作，需要使用set_fs()函數或宏（set_fs()可能是宏定義），如果為函數，其原形如下： void set_fs(mm_segment_t fs); 該函數的作用是改變kernel對內存地址檢查的處理方式，其實該函數的參數fs只有兩個取值：USER＿DS，KERNEL＿DS，分別代表用戶空間和內核空間，默認情況下，kernel取值為USER_DS，即對用戶空間地址檢查并做變換。那么要在這種對內存地址做檢查變換的函數中使用內核空間地址，就需要使用set_fs(KERNEL_DS)進行設置。get_fs()一般也可能是宏定義，它的作用是取得當前的設置，這兩個函數的一般用法為： mm_segment_t old_fs; old_fs = get_fs(); set_fs(KERNEL_DS); ...... //與內存有關的操作 set_fs(old_fs); 還有一些其它的內核函數也有用__user修飾的參數，在kernel中需要用kernel空間的內存代替時，都可以使用類似辦法。 使用vfs_read()和vfs_write()最后需要注意的一點是最后的參數loff_t * pos，pos所指向的值要初始化，表明從文件的什么地方開始讀寫。 3. 關閉讀寫文件 ? int filp_close(struct file*filp, fl_owner_t id); 該函數的使用很簡單，第二個參數一般傳遞NULL值，也有用current->files作為實參的。 使用以上函數的其它注意點： 1. 其實Linux Kernel組成員不贊成在kernel中獨立的讀寫文件（這樣做可能會影響到策略和安全問題），對內核需要的文件內容，最好由應用層配合完成。 2. 在可加載的kernel module中使用這種方式讀寫文件可能使模塊加載失敗，原因是內核可能沒有EXPORT你所需要的所有這些函數。 3.分析以上某些函數的參數可以看出，這些函數的正確運行需要依賴于進程環境，因此，有些函數不能在中斷的handle或Kernel中不屬于任可進程的代碼中執行，否則可能出現崩潰，要避免這種情況發生，可以在kernel中創建內核線程，將這些函數放在線程環境下執行(創建內核線程的方式請參數kernel_thread()函數）。

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/syscalls.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define MY_FILE "/root/LogFile"

char buf[128];
struct file *file = NULL;



static int __init init(void)
{
? ? ? ? mm_segment_t old_fs;
? ? ? ? printk("Hello, I'm the module that intends to write messages to file.\n");


? ? ? ? if(file == NULL)
? ? ? ? ? ? ? ? file = filp_open(MY_FILE, O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0644);
? ? ? ? if (IS_ERR(file)) {
? ? ? ? ? ? ? ? printk("error occured while opening file %s, exiting...\n", MY_FILE);
? ? ? ? ? ? ? ? return 0;
? ? ? ? }

? ? ? ? sprintf(buf,"%s", "The Messages.");

? ? ? ? old_fs = get_fs();
? ? ? ? set_fs(KERNEL_DS);
? ? ? ? file->f_op->write(file, (char *)buf, sizeof(buf), &file->f_pos);
? ? ? ? set_fs(old_fs);
??????? filp_close(file, NULL);??
??????? file = NULL;
??????? return 0;
}

static void __exit fini(void)
{
? ? ? ? if(file != NULL)
? ? ? ? ? ? ? ? filp_close(file, NULL);
}

module_init(init);
module_exit(fini);
MODULE_LICENSE("GPL");

在linux內核編程時，進行系統調用（如文件操作）時如果要訪問用戶空間的參數，可以用set_fs,get_ds等函數實現訪問。get_ds獲得kernel的內存訪問地址范圍（IA32是4GB），set_fs是設置當前的地址訪問限制值，get_fs是取得當前的地址訪問限制值。進程由用戶態進入核態，linux進程的task_struct結構中的成員addr_limit也應該由0xBFFFFFFF變為0xFFFFFFFF(addr_limit規定了進程有用戶態核內核態情況下的虛擬地址空間訪問范圍，在用戶態，addr_limit成員值是0xBFFFFFFF也就是有3GB的虛擬內存空間，在核心態，是0xFFFFFFFF,范圍擴展了1GB)。使用這三個函數是為了安全性。為了保證用戶態的地址所指向空間有效，函數會做一些檢查工作。?
如果set_fs(KERNEL_DS),函數將跳過這些檢查。
下面是典型用法：

//#define __NO_VERSION__
//#define __KERNEL__
//#define MODULE
#define __KERNEL_SYSCALLS__
#include <linux/unistd.h>;
#include <linux/init.h>;
#include <linux/module.h>;
#include <linux/kernel.h>;
#include <linux/file.h>;
#include <linux/fs.h>;
#include <linux/sched.h>;
#include <asm/uaccess.h>;
#include <asm/processor.h>;


int init_module(void)
{
???????? struct file *fp = NULL;
???????? char buf[100];
???????? int i;

???????? for(i=0;i<100;i++)
???????????????? buf[i] = 0;
???????? printk(KERN_ALERT "Hello ,ftyjl.\n");
???????? fp = filp_open("/tmp/8899", 3, 0);?? //內核的open函數，返回struct file *
???????? if (fp == NULL)
???????????????? printk(KERN_ALERT "filp_open error ,ftyjl.\n");
???????? mm_segment_t old_fs=get_fs(); //下面兩步，設置當前執行環境為kernel_ds，否則會出錯
???????? set_fs(get_ds());
???????? fp->f_op->read(fp, buf, 2, &fp->f_pos);?? //調用真正的read
???????? set_fs(old_fs);?? //恢復環境
???????? printk(KERN_ALERT "ftyjl:read[%s]\n", buf);

???????? printk(KERN_ALERT "end of Hello ,ftyjl.\n");
???????? return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
???????? printk(KERN_ALERT "Good bye, ftyjl\n");
}

MODULE_LICENSE("Proprietary");

轉自：http://blog.csdn.net/tommy_wxie/article/details/8193954

http://blog.csdn.net/zjc0888/article/details/7266730

總結

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