內核模塊中對文件的讀寫

平時網絡部分的東西碰的多些，這塊一開始還真不知道怎么寫，因為肯定和在用戶空間下是不同的。google過后，得到以下答案。一般可以用兩種方法：第一種是用系統調用。第二種方法是filp->open()等函數。下面分別來說下這兩種方法。


1 利用系統調用：
sys_open,sys_write,sys_read等。
其實分析過sys_open可以知道，最后調用的也是filp->open。
sys_open ==> do_sys_open ==> filp->open
在linuxsir上的一個帖子，上面一個版主說：sys_open和進程緊密相關，往往不在內核中使用。
而其實sys_open最后也是調用了filp->open。
其實好像Linux2.6.20后面就不推薦使用sys_open,那我們這里就就后者進行詳細的介紹

2 filp->open等函數。
在模塊中，用戶空間的open,read,write,llseek等函數都是不可以使用的。應該使用其在內核中對應的函數。可以使用filp->open配合struct file里的read/write來進行對文件的讀寫操作。


例子1：
  1. #include <linux/kernel.h>?
  2. #include <linux/module.h>?
  3. #include <linux/fs.h>?
  4. #include <asm/uaccess.h>?
  5. #include <linux/mm.h>?

  7. MODULE_AUTHOR("Kenthy@163.com.");?
  8. MODULE_DESCRIPTION("Kernel study and test.");?


  11. void fileread(const char * filename)?
  12. {?
  13. ??struct file *filp;?
  14. ??struct inode *inode;?
  15. ??mm_segment_t fs;?
  16. ??off_t fsize;?
  17. ??char *buf;?
  18. ??unsigned long magic;?
  19. ??printk("<1>start....\n");?
  20. ??filp=filp_open(filename,O_RDONLY,0);?
  21. ??inode=filp->f_dentry->d_inode;??
  22. ??
  23. ??magic=inode->i_sb->s_magic;?
  24. ??printk("<1>file system magic:%li \n",magic);?
  25. ??printk("<1>super blocksize:%li \n",inode->i_sb->s_blocksize);?
  26. ??printk("<1>inode %li \n",inode->i_ino);?
  27. ??fsize=inode->i_size;?
  28. ??printk("<1>file size:%i \n",(int)fsize);?
  29. ??buf=(char *) kmalloc(fsize+1,GFP_ATOMIC);?

  31. ??fs=get_fs();?
  32. ??set_fs(KERNEL_DS);?
  33. ??filp->f_op->read(filp,buf,fsize,&(filp->f_pos));?
  34. ??set_fs(fs);?

  36. ??buf[fsize]='\0';?
  37. ??printk("<1>The File Content is:\n");?
  38. ??printk("<1>%s",buf);?


  41. ??filp_close(filp,NULL);?
  42. }?

  44. void filewrite(char* filename, char* data)
  45. {
  46. ??struct file *filp;?
  47. mm_segment_t fs;
  48. filp = filp_open(filename, O_RDWR|O_APPEND, 0644);
  49. if(IS_ERR(filp))
  50. ? ? {
  51. ? ?? ?printk("open error...\n");?
  52. ? ?? ?return;
  53. ? ?? ???}? ?

  55. ??fs=get_fs();
  56. ??set_fs(KERNEL_DS);
  57. ??filp->f_op->write(filp, data, strlen(data),&filp->f_pos);
  58. ??set_fs(fs);
  59. ??filp_close(filp,NULL);
  60. }

  62. int init_module()?
  63. {?
  64. ??char *filename="/root/test1.c";?

  66. ??printk("<1>Read File from Kernel.\n");?
  67. ??fileread(filename);?
  68. ??filewrite(filename, "kernel write test\n");
  69. ??return 0;?
  70. }?

  72. void cleanup_module()?
  73. {?
  74. ??printk("<1>Good,Bye!\n");?
  75. }
復制代碼




eg2：
  1. #include<linux/module.h>
  2. #include<linux/kernel.h>
  3. #include<linux/init.h>

  5. #include<linux/types.h>

  7. #include<linux/fs.h>
  8. #include<linux/string.h>
  9. #include<asm/uaccess.h> /* get_fs(),set_fs(),get_ds() */

  11. #define FILE_DIR "/root/test.txt"

  13. MODULE_LICENSE("GPL");
  14. MODULE_AUTHOR("kenthy@163.com");

  16. char *buff = "module read/write test";
  17. char tmp[100];

  19. static struct file *filp = NULL;

  21. static int __init wr_test_init(void)
  22. {
  23. ? ? mm_segment_t old_fs;
  24. ? ? ssize_t ret;
  25. ? ??
  26. ? ? filp = filp_open(FILE_DIR, O_RDWR | O_CREAT, 0644);
  27. ? ??
  28. ? ? //? ? if(!filp)

  30. ? ? if(IS_ERR(filp))
  31. ? ?? ???printk("open error...\n");
  32. ? ??
  33. ? ? old_fs = get_fs();
  34. ? ? set_fs(get_ds());
  35. ? ??
  36. ? ? filp->f_op->write(filp, buff, strlen(buff), &filp->f_pos);
  37. ? ??
  38. ? ? filp->f_op->llseek(filp,0,0);
  39. ? ? ret = filp->f_op->read(filp, tmp, strlen(buff), &filp->f_pos);
  40. ? ??
  41. ? ? set_fs(old_fs);
  42. ? ??
  43. ? ? if(ret > 0)
  44. ? ?? ???printk("%s\n",tmp);
  45. ? ? else if(ret == 0)
  46. ? ?? ???printk("read nothing.............\n");
  47. ? ? else?
  48. ? ?? ???{
  49. ? ?? ?? ?? ?printk("read error\n");
  50. ? ?? ?? ?? ?return -1;
  51. ? ?? ???}

  53. ? ? return 0;
  54. }

  56. static void __exit wr_test_exit(void)
  57. {
  58. ? ? if(filp)
  59. ? ?? ???filp_close(filp,NULL);
  60. }

  62. module_init(wr_test_init);
  63. module_exit(wr_test_exit);
復制代碼




3.Makefile

  1. obj-m := os_attack.o

  3. KDIR := /lib/modules/$(uname -r)/build/
  4. PWD := $(shell pwd)

  6. all:module

  8. module:
  9. ? ? ? ? $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules


  12. clean:
  13. ? ? ? ? rm -rf *.ko *.mod.c *.o Module.* modules.* .*.cmd .tmp_versions
復制代碼




注意：
在調用filp->f_op->read和filp->f_op->write等對文件的操作之前，應該先設置FS。
默認情況下，filp->f_op->read或者filp->f_op->write會對傳進來的參數buff進行指針檢查。如果不是在用戶空間會拒絕訪問。因為是在內核模塊中，所以buff肯定不在用戶空間，所以要增大其尋址范圍。

拿filp->f_op->write為例來說明：
filp->f_op->write最終會調用access_ok ==> range_ok.
而range_ok會判斷訪問的地址是否在0 ～ addr_limit之間。如果在，則ok，繼續。如果不在，則禁止訪問。而內核空間傳過來的buff肯定大于addr_limit。所以要set_fs(get_ds())。
這些函數在asm/uaccess.h中定義。以下是這個頭文件中的部分內容：

#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())改變了addr_limit的值。這樣就使得從模塊中傳遞進去的參數也可以正常使用了。

在寫測試模塊的時候，要實現的功能是寫進去什么，然后讀出來放在tmp數組中。但寫完了以后filp->f_ops已經在末尾了，這個時候讀是什么也讀不到的，如果想要讀到數據，則應該改變filp->f-ops的值，這就要用到filp->f_op->llseek函數了。上網查了下，其中的參數需要記下筆記：


系統調用：
off_t sys_lseek(unsigned int fd, off_t offset, unsigned int origin)
offset是偏移量。
若origin是SEEK_SET(0)，則將該文件的位移量設置為距文件開始處offset 個字節。
若origin是SEEK_CUR(1)，則將該文件的位移量設置為其當前值加offset, offset可為正或負。
若origin是SEEK_END(2)，則將該文件的位移量設置為文件長度加offset, offset可為正或負。

ok,that's all.

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