Linux proc 的文件系统的源码分析

proc 的文件系统是linux 里面常用的基于内存的文件系统。linux的内核版本 2.6.18

重要的struct:

struct proc_dir_entry {
unsigned int low_ino;
unsigned short namelen;
const char *name;
mode_t mode;
nlink_t nlink;
uid_t uid;
gid_t gid;
loff_t size;
struct inode_operations * proc_iops;
const struct file_operations * proc_fops;
get_info_t *get_info;
struct module *owner;
struct proc_dir_entry *next, *parent, *subdir;
void *data;
read_proc_t *read_proc;
write_proc_t *write_proc;
atomic_t count;/* use count */
int deleted; /* delete flag */
void *set;
};

其中3个核心的函数指针

const struct file_operations * proc_fops; 当文件系统操作proc文件系统的时候，read,write,open所调用的函数

proc 文件系统同时定义了默认的proc file operations的时候

static struct file_operations proc_file_operations = {
.llseek = proc_file_lseek,
.read = proc_file_read,
.write = proc_file_write,
};

在使用默认的proc file operations 的时候，需要定义自己的read_proc/write_proc的函数

read_proc_t *read_proc; 写自己的read的函数

write_proc_t *write_proc; 写自己的write的函数

1.初始化

在Main.c里面调用了 root.c 里的函数 proc_root_init(); 初始化了一些基本的proc目录下的文件，例如 cpuinfo, stat....

2.创建proc文件

a . struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode, struct proc_dir_entry *parent)

参数 name 是要创建的 proc 文件名。

mode 是该entry性质，例如DIR（目录）/LNK（链接）/REG（文件）

parent 指定该文件的上层 proc 目录项，如果为 NULL，表示创建在 /proc 根目录下。

在create_proc_entry函数里会设置文件的名字，文件的权限，传入上层的proc_dir_entry，是为了构建父节点和子节点的关系

struct proc_dir_entry *create_proc_entry(const char *name, mode_t mode,
					 struct proc_dir_entry *parent)
{
	struct proc_dir_entry *ent;
	nlink_t nlink;

	if (S_ISDIR(mode)) {
		if ((mode & S_IALLUGO) == 0)
			mode |= S_IRUGO | S_IXUGO;
		nlink = 2;
	} else {
		if ((mode & S_IFMT) == 0)
			mode |= S_IFREG;
		if ((mode & S_IALLUGO) == 0)
			mode |= S_IRUGO;
		nlink = 1;
	}

	ent = proc_create(&parent,name,mode,nlink);
	if (ent) {
		if (S_ISDIR(mode)) {
			ent->proc_fops = &proc_dir_operations;
			ent->proc_iops = &proc_dir_inode_operations;
		}
		if (proc_register(parent, ent) < 0) {
			kfree(ent);
			ent = NULL;
		}
	}
	return ent;
}

在proc_register方法里面会改变父子的proc_dir_entry链表指向构建父和子的树状结构，也就是struct proc_dir_entry *next, *parent, *subdir;

dp->next = dir->subdir;
dp->parent = dir;
dir->subdir = dp;

同时也指定了默认的const struct file_operations * proc_fops,为proc_file_operations

b.static inline struct proc_dir_entry *create_proc_read_entry(const char *name,
mode_t mode, struct proc_dir_entry *base,
read_proc_t *read_proc, void * data)

创建函数体传进的指定的read proc文件的方法read_proc_t *read_proc;

实际上这个函数存在的意义不是很大，直接可以使用create_proc_entry来替代，在多做一件事情，就是指定proc_dir_entr->read_proc=read_proc;


如果不想默认的proc file 的操作函数，你也可以自己指定自己的操作函数，只要用create_proc_entry返回的proc_dir_entry结构体里直接指定proc_fops指针指向自己的定义的结构体，就可以了

比如：

static struct file_operations proc_my_operations = {
.open = my_open,
.read = my_read,

.write = my_write
.llseek = my_lseek,
.release = my_release,
};

/proc/stat /proc/interrupts ... 显示系统运行状态的设计技巧

象stat,interrupts 的这样反应系统状态的文件，

首先系统的状态实际上都是已经在系统的内存中，

其次如果没有别的进程对该文件监视，是不需要往这个文件里写内容的

哪怕在时间中断中去写这个文件（内存的一次复制），也是没有必要的，第一有系统的开销，第二没有人关注它，第三不可控性

所以对于系统状态的监听，应该是由外部（想监听的系统）来触发的，不需要内核时时刻刻去写系统状态文件，那么这样的设计就很简单了，内核只要在open的函数里去写当时的状态就足够了。

也就是对外部系统按照自己的频率去打开这个文件，内核复制状态到proc文件中，然后进程读出内容到自己的用户空间，然后关闭这个文件。关闭这个动作就非常重要，如果不关闭，那么里面的内容将不会在跟新。