Linux 內(nèi)核編程實驗報告4

Linux內(nèi)核分析實驗報告

實驗題目：動態(tài)模塊設(shè)計實驗 實驗?zāi)康模簩W習模塊，模塊式linux特有的一種機制。模塊可以動態(tài)地增加內(nèi)核的功能。編寫模塊，將它作為linux內(nèi)核空間的擴展。硬件環(huán)境：內(nèi)存1G以上軟件環(huán)境：Linux（Ubuntu）2-6實驗步驟：一：實驗原理簡介：模塊一旦被轉(zhuǎn)載進系統(tǒng)，就會在系統(tǒng)態(tài)下運行。如果模塊知道系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地址，就可以讀寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。模塊作為一種抽象的數(shù)據(jù)類型，他有一個可以通過靜態(tài)內(nèi)核中斷的接口。加入模塊的每個新函數(shù)必須在該模塊被裝載到內(nèi)核時進行注冊。如果模塊式靜態(tài)裝載的，加入模塊的所有函數(shù)在內(nèi)核啟動時候進行注冊。如果是動態(tài)裝載的，必須在裝載這個模塊時候動態(tài)注冊。注冊工作在init_module()中完成，注銷工作是在cheanup_module()中完成。對于模塊的使用有兩種方式。一種是設(shè)備驅(qū)動程序，一種是/proc文件。本實驗中要求從當前進程開始，首先追溯到init進程，顯示出一路上經(jīng)歷的所有進程的進程號，進程名。然后從init進程開始，遍歷所有的進程，顯示進程名與進程號。前者主要是用到一個while循環(huán)，判斷當前進程進程號是否是1，后者主要是用到一個宏定義for_each_process，遍歷所有的進程。二：主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：1./proc下的文件（目錄）結(jié)構(gòu)：structproc_dir_entry{ unsignedintlow_ino;/*目錄入口的imod節(jié)點號*/ unsignedshortnamelen;/*節(jié)點名長度*/ constchar*name;/*節(jié)點名*/ mode_tmode;/*節(jié)點的類型和權(quán)限*/ nlink_tnlink;/*節(jié)點的連接數(shù)*/ uid_tuid; /*擁有該節(jié)點的用戶uid*/ gid_tgid;/*g擁有該節(jié)點的組gid*/ loff_tsize;/*節(jié)點的限制大小，除非限制長度，否則為0*/ structinode_operations*proc_iops;/*對該節(jié)點的操作*/ conststructfile_operations*proc_fops;/*對該文件的操作*/ get_info_t*get_info;/*如果定義，當有讀操作時候調(diào)用*/ structmodule*owner;/*擁有該模塊的用戶*/structproc_dir_entry*next,*parent,*subdir;/*節(jié)點間的關(guān)系，初始為NULL*/void*data;/*節(jié)點對應(yīng)文件的內(nèi)容*/read_proc_t*read_proc;/*讀操作函數(shù)*/write_proc_t*write_proc;/*寫操作函數(shù)*/atomic_tcount;/*節(jié)點引用計數(shù)*/intdeleted;/*節(jié)點刪除標志*/void*set;};其中幾個屬性的設(shè)置為：owner=THIS_MODULE;data指向文件數(shù)據(jù)區(qū)，自己定義read_proc指向讀操作處理函數(shù)write_proc指向?qū)懖僮魈幚砗瘮?shù)三：主要函數(shù)介紹1：系統(tǒng)函數(shù)（1）init_module()函數(shù)說明：系統(tǒng)調(diào)用裝載模塊（2）cleanup_module()函數(shù)說明：清除模塊。（3）intsprintf(stringformat,mixed[args]...)函數(shù)說明：將args各個函數(shù)的參數(shù)整合到format字符串中。四：程序流程：進程初始化過程當中，我們將進程的信息，整合到mydata數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當中，然后輸出：具體內(nèi)容包括：從當前進程開始向上遍歷，直至進程號為1結(jié)束（81行—85行）：用宏調(diào)用for_each_process從init開始逐個遍歷進程，同樣的方式將將進程的信息追加到mydata數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（90行—95行）(見圖3--1)（圖3--1）五：結(jié)果檢測：編譯模塊：進入程序所在的目錄，鍵入make命令安裝模塊：sudoinstallshiyan.ko測試結(jié)果：lsmod顯示結(jié)果是正確，說明模塊被正確加載進入/proc/mydir下查看myfile文件內(nèi)容：結(jié)果見圖3--2（圖3—2）（正確）結(jié)論分析與體會：模塊是系統(tǒng)中一個重要的組成部分，其中涉及到設(shè)備驅(qū)動的相關(guān)內(nèi)容，本試驗的內(nèi)容相對比較簡單，但是卻為以后的實驗，甚至將來的內(nèi)核編程奠定的基礎(chǔ)。附：程序源代碼/***************************************************************************/***************************************************************************main.c-descriptionbegin:4421:01:11CST2003copyright:(C)2003by張鴻烈Function:編寫創(chuàng)建proc文件系統(tǒng)的模塊,該程序創(chuàng)建在/proc目錄下:創(chuàng)建mydir目錄,在mydir目錄下創(chuàng)建保存當前的系統(tǒng)時間jiffies值的文件myfile,***************************************************************************/#include<linux/kernel.h>#include<linux/module.h>#include<linux/init.h>#include<linux/proc_fs.h>#include<linux/jiffies.h>#include<asm/uaccess.h>#include<linux/moduleparam.h>#include<linux/list.h>#include<linux/sched.h>#defineMODULE_NAME"Myproc"#defineMYDATA_LEN8192//放用戶空間傳入的數(shù)據(jù)structmy_proc_data{charvalue[MYDATA_LEN];};structmy_proc_datamydata;structtask_struct*task;intcount;staticstructproc_dir_entry*example_dir;staticstructproc_dir_entry*date_file;staticintparam;chartemp[15];module_param(param,int,0644);//讀文件myfile的讀驅(qū)動函數(shù)staticintproc_read(char*page,char**start,off_toff,intcount,int*eof,void*data){intlen=0;structmy_proc_data*mydatap=(structmy_proc_data*)data;len+=sprintf(page,"%s%ld\n",mydatap->value,jiffies);//將字符串格式化//可以直接使用內(nèi)核變量returnlen;}//寫文件myfile的寫驅(qū)動函數(shù),把mydata的數(shù)值寫到文件中staticintproc_write(structfile*file,constchar*buffer,unsignedlongcount,void*data){//file直接就是myfile?buffer指向的是用戶空間的什么數(shù)據(jù)？intlen;structmy_proc_data*mydatap=(structmy_proc_data*)data;if(count>MYDATA_LEN)len=MYDATA_LEN;elselen=count;//長度最大是16if(copy_from_user(mydatap->value,buffer,len)){//把buffer(用戶空間)中的數(shù)據(jù)寫道m(xù)apdatap(內(nèi)核空間)的data結(jié)構(gòu)中去return-EFAULT;}//數(shù)據(jù)已經(jīng)存在mydata結(jié)構(gòu)當中了mydatap->value[len-1]='\0';returnlen;}//裝入模塊intinit_module(void){ example_dir=(structproc_dir_entry*)proc_mkdir("mydir",0);//在/proc目錄下建立 if(example_dir==0) { printk("mkdirfail\n"); return-1; } //創(chuàng)建/proc/mydir/myfile文件 date_file=(structproc_dir_entry*)create_proc_entry("myfile",0666,example_dir); if(date_file==0) { remove_proc_entry("myfile",0); printk("mkfilefail\n"); return-ENOMEM; } strcpy(mydata.value,"逐層遍歷父進程：\n"); sprintf(mydata.value,"%s%d%s-->\n",mydata.value,current->pid,current->comm); task=NULL; task=current; //從初始進程開始向上遍歷 while(task->pid!=1)// { task=task->parent; sprintf(mydata.value,"%s%d%s-->\n",mydata.value,task->pid,task->comm); } task=&init_task;count=0; printk("當前的進程是…………%d%s\n",current->pid,current->comm); sprintf(mydata.value,"%s%s\n",mydata.value,"當前所有的任務(wù)是"); for_each_process(task) { count++; sprintf(mydata.value,"%s%d%s\n",mydata.value,task->pid,task->comm); printk("%d%s\n",task->pid,task->comm); } date_file->data=&mydata; date_file->read_proc=&proc_read;//參數(shù)在哪里傳遞？ date_fil