向linux内核增加一个系统调用-2(利用proc打印信息)

添加系统调用，打印/proc中的系统信息

前面关于proc和内核态函数的东西可以对比代码来看。

参考

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http://blog.csdn.net/kylin_fire_zeng/article/details/44778155

http://blog.csdn.net/leewenjin/article/details/7605179

http://blog.csdn.net/zdwzzu2006/article/details/7747977

http://blog.csdn.net/tommy_wxie/article/details/8194276

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/proc目录及内容介绍

1. /proc目录
   
   Linux 内核提供了一种通过 /proc 文件系统，在运行时访问内核内部数据结构、改变内核设置的机制。proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。
   
   用户和应用程序可以通过proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息，如进程，是动态改变的，所以用户或应用程序读取proc文件时，proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。下面列出的这些文件或子文件夹，并不是都是在你的系统中存在，这取决于你的内核配置和装载的模块。另外，在/proc下还有三个很重要的目录：net，scsi和sys。 Sys目录是可写的，可以通过它来访问或修改内核的参数，而net和scsi则依赖于内核配置。例如，如果系统不支持scsi，则scsi 目录不存在。
   
   除了以上介绍的这些，还有的是一些以数字命名的目录，它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程都有对应的一个目录在/proc下，以进程的 PID号为目录名，它们是读取进程信息的接口。而self目录则是读取进程本身的信息接口，是一个link。
2. 子文件或子文件夹
   
   /proc/buddyinfo 每个内存区中的每个order有多少块可用，和内存碎片问题有关
   
   /proc/cmdline 启动时传递给kernel的参数信息
   
   /proc/cpuinfo cpu的信息
   
   /proc/crypto 内核使用的所有已安装的加密密码及细节
   
   /proc/devices 已经加载的设备并分类
   
   /proc/dma 已注册使用的ISA DMA频道列表
   
   /proc/execdomains Linux内核当前支持的execution domains
   
   /proc/fb 帧缓冲设备列表，包括数量和控制它的驱动
   
   /proc/filesystems 内核当前支持的文件系统类型
   
   /proc/interrupts x86架构中的每个IRQ中断数
   
   /proc/iomem 每个物理设备当前在系统内存中的映射
   
   /proc/ioports 一个设备的输入输出所使用的注册端口范围
   
   /proc/kcore 代表系统的物理内存，存储为核心文件格式，里边显示的是字节数，等于RAM大小加上4kb
   
   /proc/kmsg 记录内核生成的信息，可以通过/sbin/klogd或/bin/dmesg来处理
   
   /proc/loadavg 根据过去一段时间内CPU和IO的状态得出的负载状态，与uptime命令有关
   
   /proc/locks 内核锁住的文件列表
   
   /proc/mdstat 多硬盘，RAID配置信息(md=multiple disks)
   
   /proc/meminfo RAM使用的相关信息
   
   /proc/misc 其他的主要设备(设备号为10)上注册的驱动
   
   /proc/modules 所有加载到内核的模块列表
   
   /proc/mounts 系统中使用的所有挂载
   
   /proc/mtrr 系统使用的Memory Type Range Registers (MTRRs)
   
   /proc/partitions 分区中的块分配信息
   
   /proc/pci 系统中的PCI设备列表
   
   /proc/slabinfo 系统中所有活动的 slab 缓存信息
   
   /proc/stat 所有的CPU活动信息
   
   /proc/sysrq-trigger 使用echo命令来写这个文件的时候，远程root用户可以执行大多数的系统请求关键命令，就好像在本地终端执行一样。要写入这个文件，需要把/proc/sys/kernel/sysrq不能设置为0。这个文件对root也是不可读的
   
   /proc/uptime 系统已经运行了多久
   
   /proc/swaps 交换空间的使用情况
   
   /proc/version Linux内核版本和gcc版本
   
   /proc/bus 系统总线(Bus)信息，例如pci/usb等
   
   /proc/driver 驱动信息
   
   /proc/fs 文件系统信息
   
   /proc/ide ide设备信息
   
   /proc/irq 中断请求设备信息
   
   /proc/net 网卡设备信息
   
   /proc/scsi scsi设备信息
   
   /proc/tty tty设备信息
   
   /proc/net/dev 显示网络适配器及统计信息
   
   /proc/vmstat 虚拟内存统计信息
   
   /proc/vmcore 内核panic时的内存映像
   
   /proc/diskstats 取得磁盘信息
   
   /proc/schedstat kernel调度器的统计信息
   
   /proc/zoneinfo 显示内存空间的统计信息，对分析虚拟内存行为很有用
   
   以下是/proc目录中进程N的信息
   
   /proc/N pid为N的进程信息
   
   /proc/N/cmdline 进程启动命令
   
   /proc/N/cwd 链接到进程当前工作目录
   
   /proc/N/environ 进程环境变量列表
   
   /proc/N/exe 链接到进程的执行命令文件
   
   /proc/N/fd 包含进程相关的所有的文件描述符
   
   /proc/N/maps 与进程相关的内存映射信息
   
   /proc/N/mem 指代进程持有的内存，不可读
   
   /proc/N/root 链接到进程的根目录
   
   /proc/N/stat 进程的状态
   
   /proc/N/statm 进程使用的内存的状态
   
   /proc/N/status 进程状态信息，比stat/statm更具可读性
   
   /proc/self 链接到当前正在运行的进程

内核态下的操作函数

在Linux kernel中读写文件数据时没有标准库可用，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，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)。

添加系统调用号和函数原型

vim ./arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl

vim ./include/linux/syscalls.h

与上篇blog类似，保持函数名，形参等相同即可。

添加函数定义

vim kernel/sys.c

主要读取了/proc/cpuinfo，/proc/meminfo，/proc/uptime，/proc/version等，截取一部分信息打印。

asmlinkage long sys_my_syscall(int n)
{
    struct file *fp;
    mm_segment_t fs;
    loff_t pos;
    int i,j,k,temp,flag;
    char cpuinfo[5000],cpuinfo_end[]={'f','l','a','g','s'};
    char meminfo[1500],meminfo_end[]={'B','u','f','f','e','r','s'};
    char uptime[20];int runtime;
    char version[150];

    printk("system info print.(by system_call)\n");

    /*cpuinfo*/
    fp=filp_open("/proc/cpuinfo",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,cpuinfo,sizeof(cpuinfo),&pos);

    for(i=0;i<5000;i++)
    {
        flag=1;
        for(j=0;j<5;j++)
            if(cpuinfo[i+j]!=cpuinfo_end[j])
            {
                flag=0;
                break;
            }
        if(flag)
            break;
    }
    cpuinfo[i]='\0';
    printk("cpuinfo:\n%s\n\n",cpuinfo);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);

    /*meminfo*/
    fp=filp_open("/proc/meminfo",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,meminfo,sizeof(meminfo),&pos);

    for(i=0;i<1500;i++)
    {
        flag=1;
        for(j=0;j<7;j++)
            if(meminfo[i+j]!=meminfo_end[j])
            {
                flag=0;
                break;
            }
        if(flag)
            break;
    }
    meminfo[i]='\0';
    printk("meminfo:\n%s\n\n",meminfo);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);

    /*uptime*/
    fp=filp_open("/proc/uptime",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,uptime,sizeof(uptime),&pos);

    for(i=0;i<20;i++)
    {
        if(uptime[i]=='.')
            break;
    }
    uptime[i]='\0';
    runtime=0;
    for(j=0;j<i;j++)
    {
        temp=uptime[j]-'0';
        for(k=0;k<i-j-1;k++)
           temp*=10;
        runtime+=temp;
    }
    printk("uptime:\nsystem has already started for %d minutes.\n\n",runtime/60);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);

    /*version*/
    fp=filp_open("/proc/version",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,version,sizeof(version),&pos);

    version[132]='\0';
    printk("version:\n%s\n",version);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);

    printk("info printed over.\n");
    return n;
}

编译和安装

make menuconfig

make clean

make -j4

安装前注意删除/boot中的旧内核文件，留出足够空间(>400M)

make modules

make modules_install 安装模块

make install 安装内核

update-grub

重启选择新内核

测试

类似的测试函数

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    int ret=syscall(333,2);
    if(ret==2)
        printf("system call success.\n");
    return 0;
}

编译运行返回sucess，dmesg -c查看打印信息